3,4,9,10-苝四甲酸二酐纳米材料的制备及其传感行为的研究

以3,4,9,10-苝四甲酸二酐(PTTC)为原料,采用真空气相沉积-分子自组装法制备了有机纳米材料,通过扫描电镜、透射电镜、红外光谱、荧光光谱和差热分析表征所得产物。用吐温20增溶PTTC纳米材料,发现L-赖氨酸对该分散系的荧光具有较强的增敏作用,据此建立了L-赖氨酸的纳米荧光化学传感新方法。体系的荧光变化与赖氨酸浓度呈线性关系,线性范围为7.00×10-4~5.40×10-7mol/L,检出限为8.39×10-8mol/L。进一步研究发现,PTTC纳米结构使赖氨酸的循环伏安图电流差减小,有望据此制作赖氨酸纳米电化学传感器。     

氧化锌纳米结构的制备及发光性质研究

采用化学气相沉积方法,在氩气和氧气混合气氛下制备了两种四角结构的纳米氧化锌。初始反应物为纯锌粉,反应过程中没有采用任何触媒。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、光致发光光谱研究了纳米产物的结构和光学性质。获得的纳米产物为高纯的纤锌矿结构氧化锌。两种氧化锌纳米产物具有三维立体的四角结构,分别为四角锥-片状结构和四角锥-线状结构,具有较大的长径比,呈典型的微/纳结构。通过对两种氧化锌纳米结构的紫外发射峰和可见发射带的对比研究,探讨了氧化锌纳米产物可见发射带的起源,以及影响其发光性质的主要因素。     

衬底对PTCDA薄膜结构与电荷输运特性的影响

在不同导电衬底(Au,Al和ITO)上制备了PTCDA薄膜,用XRD和AFM技术研究了PTCDA薄膜的结构和表面形貌。结果表明,薄膜中的大部分PTCDA分子平面与衬底不平行,这表明薄膜垂直方向的电流传导将以电子传输为主;在ITO和Au衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列规则,在薄膜垂直方向呈现出较好的电子传输性能;而在Al衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列无序,电子传输性能差。通过制备单层结构有机薄膜器件,研究了PTCDA薄膜垂直方向的电子迁移率。综合应用金属-有机界面的热电子发射理论和有机层体内空间电荷限制传导理论,并考虑电场强度对迁移率变化的影响,对ITO/PTCDA/Al器件的电流密度-电压曲线进行拟合,得到ITO衬底上生长的PTCDA薄膜在垂直方向随电场强度变化的电子迁移率数值。     

多环类苝四甲酸二酐插入层对ZnO纳米棒和聚合物复合太阳电池性能的影响

以ZnO纳米棒和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)的复合体系作为光敏层制备了太阳电池.为了增大电池的光吸收,在ZnO纳米棒与MEH-PPV之间插入了有机n型小分子多环类苝四甲酸二酐(PTCDA),制备了不同厚度的PTCDA、结构为ITO/ZnO纳米棒/PTCDA/MEH-PPV/Au的太阳电池.实验发现,插入PTCDA后,电池在可见光区的吸收增强,光生激子数量增大,光电流密度增大.当蒸镀的PTCDA厚度为40 nm时,薄膜的粗糙度适中,表面形貌较为平滑,器件性 关键词： 有机太阳电池 ZnO纳米棒 聚合物     

混合物理化学气相沉积法制备MgB_2单晶纳米晶片的研究

利用混合物理化学气相沉积法在石墨衬底上制备出了晶形为六角结构、厚度不同、径向尺寸不一的Mg B2单晶纳米晶片.利用纳米定向转移技术将此晶片转移到了碳支持膜铜网上,以便对其精细结构等物性进行表征.电输运测量和磁性测量结果都表明晶片具有超导电性:T c onset=38K,T c(0)=33K.扫描电子显微镜图像表明,晶片表面平整、厚度分布在几个纳米到200 nm之间,宽度从几微米到上百微米;高分辨透射电镜图像显示出晶片具有周期性晶格条纹.选区电子衍射数据与Mg B2已有的单晶衍射数据相符.这些测量结果证实了其确为高质量单晶Mg B2超导纳米晶片.本文不仅提出了一种全新的制备单晶Mg B2的方法,也观察到了纳米尺度Mg B2单晶的零电阻现象,为后续的磁通钉扎、纳米力学性能等领域的深入研究提供了合适的素材.     

苝四甲酸二酐在Au(111)表面的取向生长及电子结构研究

利用X射线光电子能谱(XPS),同步辐射紫外光电子能谱(SRUPS),近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)以及原子力显微镜(AFM)等技术研究了苝四甲酸二酐(PTCDA)与Au(111)的界面电子结构、PTCDA分子取向及有机薄膜的表面形貌.SRUPS价带谱显示,伴随PTCDA分子的微量沉积(0·5ML),位于费米能级附近Au的表面电子态迅速消失,但却观察不到明显的界面杂化态,这说明PTCDA分子和Au(111)界面间存在弱电子传输过程,但并没有发生明显的化学反应.角分辨NEXAFS以及SRUPS结果证明PTCDA分子是平铺在衬底表面.根据Au4f7/2和C1s峰积分强度随薄膜厚度的变化以及AFM图像可知,PTCDA分子在Au(111)表面是一种典型的Stranski-Krastanov生长模式,即先层状生长,再岛状生长,并且在层状生长到岛状生长的转变过程中,存在有机分子的去润湿过程.     

二(正丁基)苝四酰二亚胺微纤的制备及其发光性质

在功能染料中,由于苝四酰二亚胺独特的光学及光物理性质,引起了人们广泛重视,但是制备一维苝四酰二亚胺结构尚是一种挑战。合成了二(正丁基)苝四酰二亚胺衍生物,通过对溶剂的选择,用自组装方法得到了其一维微纤结构,FESEM及TEM表明该微纤结构有1 ～2个微米宽,几百个微米长。XRD结果表明其内部结构高度有序。对其机理研究表明,苝四酰二亚胺核之间的π-π堆积和憎溶剂效应以及正丁基较小的空间位阻对微纤的形成起重要作用,由于微纤中苝四酰二亚胺分子的紧密堆积,引起苝四酰二亚胺核强烈的π-π相互作用使得苝四酰二亚胺激发态分子间电荷迁移作用增强,不论是其UV-Vis吸收光谱还是其发光光谱都有较大红移,其光学性能同相应的溶液比较有很大差别。苝四酰二亚胺在维度可控光电器件的应用方面提供了有益的实验数据,使其在光捕集系统、光电电池、场效应晶体管以及发光二级管的应用研究方面可能成为有前途的材料之一。     

苝四甲酸二酐薄膜电子结构的同步辐射共振光电子能谱研究

利用基于同步辐射的近边X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)和共振光电子谱(RPES)研究了苝四甲酸二酐分子(PTCDA)薄膜的电子结构.碳K边NEXAFS谱中能量小于290 eV的四个峰对应于PTCDA分子不同化学环境碳原子1s电子到未占据分子轨道的共振跃迁.RPES谱中观察到共振光电子发射和共振俄歇电子发射导致的共振峰结构,以及二次谐波激发的碳1s信号.根据电子动能对入射光能量的依赖性分别对三类峰结构进行了归属.同时,发现PTCDA分子轨道共振光电子峰的强度具有光子能量依赖性.这种能量选择性共振增强效应是由于PTCDA分子轨道空间分布差异导致的.共振俄歇峰主要源于高结合能(4.1 eV)分子轨道能级电子参与的退激发过程.明确RPES实验谱图中各个峰结构的起源有助于准确利用基于RPES的芯能级空穴时钟谱技术定量估算有机分子/电极异质界面处电子从分子未占据轨道到电极导带的超快转移时间.     

定向ZnO纳米钉阵列的制备及生长机理

在550 ℃下,采用化学气相沉积(CVD)法在镀Au(10 nm)的Si(100)衬底上,制备了ZnO一维纳米钉阵列结构。X射线衍射(XRD)谱图中只显示了(002)衍射峰,其半峰全宽为0.166°,表明制备的纳米钉阵列具有高度c轴择优生长取向的特点和较高的结晶质量,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射图(SAED)谱的结果表明所得到的单根纳米钉为沿(002)生长的单晶结构;同时,对一维纳米钉阵列的生长机理进行了分析。结果表明:由于Si与ZnO之间大的晶格失配度,首先在Si表面沉积一层富Zn的ZnO_x薄膜缓冲层,然后通过VLS机理中的底端生长模式生长成为纳米钉阵列结构。     

竖直生长有机单晶微米线的制备及其光波导性能

利用物理气相沉积法来制备有机微米线,并根据气相沉积中基底表面对材料的成核与生长动力学的影响规律,通过对基底表面的亲水处理,来控制微米线的成核过程,从而实现了微米线有序阵列的制备,进而研究了垂直微米线的光波导性能。与水平生长的微米线相比,垂直生长的微米线波导性能更高,光损耗小,损耗系数R为0.029 dBμm~(-1),明显低于平躺的微米线(R=0.033 dBμm~(-1))。     

单晶金刚石边缘表面倾斜角度对同质外延生长的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,对单晶金刚石(100)晶面边缘进行精细切割抛光处理,形成偏离(100)晶面不同角度的倾斜面,在CH_4/H_2反应气体中进行同质外延生长,研究单晶金刚石边缘不同角度倾斜面对边缘金刚石外延生长的影响.实验结果表明,边缘倾斜面角度对边缘的单晶外延生长质量有影响,随着单晶金刚石边缘倾斜面角度的增大,边缘多晶金刚石数量先减少后增多,在倾斜角3.8°时边缘呈现完整的单晶外延生长特性.分析认为,边缘不同角度的倾斜面会改变周围电场强度和等离子体密度,导致到达衬底表面的含碳前驱物发生改变,倾斜面台阶表面的含碳前驱物浓度低于能形成层状台阶生长的临界浓度是减弱单晶金刚石生长过程中边缘效应的主要原因.     

ZnO一维纳米结构的形貌调控与亲疏水性研究

分别使用金属、半导体等类型的基片作沉积衬底,采用气相沉积的方法合成了多种ZnO一维纳米结构,如塔状结构、锥状结构、蘑菇状结构、环状结构等等.用扫描电镜,透射电镜等对合成产物的形貌和结构进行了研究,结果发现沉积衬底对合成产物形貌和结构有着重要的影响.同时对合成塔状纳米结构的生长机理做了系统地分析,并研究了其相应的亲疏水性能. 关键词： 纳米结构 气相沉积 形貌调控 结构表征     

混合物理化学气相沉积法制备MgB$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;单晶纳米晶片的研究

利用混合物理化学气相沉积法在石墨衬底上制备出了晶形为六角结构、厚度不同、径向尺寸不一的MgB₂单晶纳米晶片. 利用纳米定向转移技术将此晶片转移到了碳支持膜铜网上, 以便对其精细结构等物性进行表征. 电输运测量和磁性测量结果都表明晶片具有超导电性: T_conset=38 K, T_c(0)=33 K. 扫描电子显微镜图像表明, 晶片表面平整、厚度分布在几个纳米到200 nm之间, 宽度从几微米到上百微米; 高分辨透射电镜图像显示出晶片具有周期性晶格条纹. 选区电子衍射数据与MgB₂已有的单晶衍射数据相符. 这些测量结果证实了其确为高质量单晶MgB₂超导纳米晶片. 本文不仅提出了一种全新的制备单晶MgB₂的方法, 也观察到了纳米尺度MgB₂单晶的零电阻现象, 为后续的磁通钉扎、纳米力学性能等领域的深入研究提供了合适的素材. 关键词： 2')" href="#">单晶MgB₂ 超导纳米晶片 零电阻 混合物理化学气相沉积法     

Interaction of metals with an organic semiconductor: Ag and In on PTCDA

The interaction of Ag and In with a thin film of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA) was studied by near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS). Upon Ag deposition on a PTCDA film of 20 nm thickness the relative intensities and lineshapes, as well as the angular dependence of the spectra remains unchanged, illustrating the formation of a chemically unreactive Ag/PTCDA interface. On the other hand, the adsorption of 0.3 nm In strongly decreases the intensity of the π^* resonances in C and O K-edge NEXAFS spectra. This is attributed to a strong charge transfer between In and PTCDA, leading to a redistribution of the charge in the molecule. However, the absence of a strong shift or new features and negligible dependence of peak intensities corresponding to π^* resonances on the In thickness indicate that the interaction between In and PTCDA is not accompanied by a covalent bond formation.     

有机分子PTCDA在P型Si单晶(100)晶面的生长机理

对PTCDA的分子结构及其化学键的形成进行了分析,并讨论了晶面指数（100）Si单晶的晶格结构。在此基础上,评述了PTCDA分子在P-Si单晶（100）晶面上生长的机理,并制备了样品PTCDA/P-Si（100）。利用XRD对样品测试得出,在P-Si（100）晶面上沉积的PTCDA薄膜中仅存在α物相。利用XPS对样品测试得出,在其界面层中PTCDA酸酐中的4个羟基O原子与C原子结合,其结合能为532.4 eV;苝核基团外围的8个C、H原子以共价键结合,其结合能为289.0 eV;在界面处,悬挂键上的Si原子与PTCDA酸酐中的C、O原子结合,形成C-Si-O键及C-Si键,构成了界面层的稳定结构。     

Morphology evolution of hierarchical ZnO nanostructures modulated by supersaturation and growth temperature

Three kinds of ZnO hierarchical structures, nanocombs with tube- and needle-shaped teeth and hierarchical nanorod arrays, were successfully synthesized through the chemical vapor deposition method. Combining the experimental parameters, the microcosmic growing conditions (growth temperature and supersaturation) along the flux was discussed at length, and, based on the conclusions, three reasonable growth processes were proposed. The results and discussions were beneficial to further realize the relation between the growing behavior of the nanomaterial and microcosmic conditions, and the hierarchical nanostructures obtained were also expected to have potential applications as functional blocks in future nanodevices. Furthermore, the study of photoluminescence further indicated that the physical properties were strongly dependent on the crystal structure.      

单晶铁金属表面污染物的激光烧蚀机理

激光惯性约束核聚变装置中要求光学元件能够承受极高的激光通量,因此对装置内部洁净度有很高的要求.研究表明装置内部的颗粒污染物主要来源于装置内的机械结构件,杂散光作用下机械结构件表面的损伤将产生颗粒污染物.精密金属构件的激光诱导损伤问题是制约高功率激光装置超洁净制造的重要因素.由于机械结构件表面不可避免地存在污染物,因此本文基于传统的分子动力学能量耦合方式,模拟了激光与表面吸附污染物单晶铁的相互作用过程,探讨了铁材料在激光作用下的烧蚀行为,并分析了激光加载方式和激光能量密度对铁材料烧蚀的作用情况,对比研究了材料表面有无污染物对材料烧蚀的影响情况.研究表明：激光作用下铁材料表面原子在污染物原子的剧烈碰撞下呈现出不同的运动状态;激光能量瞬时加载时更容易烧蚀铁材料;当激光能量密度低于0.0064 J/cm²时,将去除铁材料表面的污染物并不会对铁材料产生烧蚀现象,进一步分析表明铁材料表面吸附污染物时更容易被激光烧蚀.研究结果可为提高高功率激光装置的内部洁净度、实现系统超洁净控制提供理论依据.     

Thiourea-doped ammonium dihydrogen phosphate: A single crystal neutron diffraction investigation

Thiourea-doped ammonium dihydrogen phosphate (TADP) exhibits nonlinear optical property and the second harmonic generation efficiency of these crystals is three times that of pure ammonium dihydrogen phosphate (ADP) crystal. In this context, the study of structural distortion in the thiourea-doped ADP crystal is significant, hence single neutron diffraction investigations were undertaken. The final R-factors are: R[F ² > 2σ(F ²)] = 0.11, Goodness of fit(S) = 1.15. Though the dopant could not be located from the difference Fourier map, the cell parameters (a = b = 7.531(3) A, c = 7.544(5) Å) were found to be significantly greater than that of pure ADP at RT (a = b = 7.502(1) Å, c = 7.546(1) Å). This indicates that the dopant concentration in the crystals is small but enough to bring changes in the overall average structure.     

单晶合金激光熔凝过程中晶向对单晶完整性的影响

运用几何模型对单晶合金激光熔凝过程中激光扫描方向与[100]方向夹角ξ变化时熔池内的枝晶生长方向和速度进行了计算,研究了ξ增大时不同晶向区域的分布变化规律.发现随着ξ的增大, 0]区域增大,[010]区域减小,且熔池两边不同部分速度差别增强.根据速度变化规律,构造出了熔池不同部位的过冷区域变化图,说明了可能出现新晶粒的趋势变化,并与实验结果进行了比较,揭示了在晶向不同的交界区域产生新晶粒的内在机理. 关键词： 单晶合金 激光熔凝 晶向 组成过冷