脉冲激光沉积制备非晶La0.75Sr0.25MnO3薄膜用于半透明阻变存储器

用脉冲激光沉积方法制备非晶La_0.75Sr_0.25MnO₃（a-LSMO）薄膜作为阻变器件（Ag/a-LSMO/ITO）的中间层,所得器件具有良好的非易失性和双极阻变行为。ITO衬底及超薄a-LSMO薄膜具有很高的可见光透过率,从而可制备半透明阻变器件。通过高分辨透射电镜直接观测到了在银电极与ITO电极间的银导电细丝。器件的阻变特性归因于在非晶镧锶锰氧层中的银导电细丝的生长与断裂。     

脉冲激光沉积制备非晶La0.75Sr0.25MnO3薄膜用于半透明阻变存储器

用脉冲激光沉积方法制备非晶La_0.75Sr_0.25MnO₃（a-LSMO）薄膜作为阻变器件（Ag/a-LSMO/ITO）的中间层,所得器件具有良好的非易失性和双极阻变行为。ITO衬底及超薄a-LSMO薄膜具有很高的可见光透过率,从而可制备半透明阻变器件。通过高分辨透射电镜直接观测到了在银电极与ITO电极间的银导电细丝。器件的阻变特性归因于在非晶镧锶锰氧层中的银导电细丝的生长与断裂。     

硅表面纳米银团簇的氧助迁移行为

 采用原位扫描隧道显微镜研究了Si（111）－7×7表面蒸镀纳米银团簇的迁移行为以及氧气氛的促进作用．在覆盖度较低的情况下，蒸镀的银原子在Si（111）－7×7表面形成具有规整三角形结构单元的有序银团簇，它们主要占据在Si（111）－7×7表面有位错的半单胞内．在氧的存在下，形成的结构单元在硅表面发生迁移，并逐渐团聚成无明显结构特征的大粒子．原位观察结果表明，在连续扫描过程中，团聚后的大粒子在氧覆盖的硅表面也会发生迁移，最后稳定在硅表面原子氧吸附位周围．进一步的观察发现，硅表面银团簇的存在对随后氧的吸附状态具有明显的影响．这些结果为解释纳米银团簇在SiO2表面具有独特的催化性能提供了依据．     

层层组装法制备(LDH/DNA/LDH/LTO)n多层复合膜及其红外辐射性能

采用层层自组装（LBL）的方式将带负电荷的层状氧化钛（LTO）纳米片以及DNA分子和带正电荷的层状双氢氧化物（LDH）纳米片交替组装，制备了一种人工设计的杂化薄膜，并研究了样品在8~14 μm波段的红外发射率。X射线衍射（XRD）结果表明，（LDH/DNA/LDH/LTO）_n杂化膜在垂直于基底的方向呈长程堆积的有序结构，DNA分子链和LTO纳米片均以单层的形式平铺在LDHs层板间。从扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）图像可以看出，薄膜呈现出均匀的、连续的表面形态。通过能量色散X射线光谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析，确认了薄膜的组分，且每一种组分都均匀地平铺在每一个组装单层中，在垂直于基底的方向有序堆积形成均匀的薄膜。由于多组分之间存在协同作用，而且规整有序的层状薄膜结构的构筑增强了不同组分之间的界面效应、提供了平整光滑的薄膜表面，使该复合薄膜的红外发射率降低至0.419。这些结果清楚地表明，层层自组装方式制备的杂化复合膜能有效降低其红外发射率。     

硅表面有机单层膜 :微印章、微加工与微阵列

总结了作者的实验室在将有机物结合到硅表面方面的研究进展.发现并发展了将有机单层膜组装到硅、氧化硅和相关材料表面的新方法.这些方法简单、可重复，并可得到物理、化学性能良好的致密单层膜.这些单层膜在许多方面有令人鼓舞的应用，包括（a）应用于软印刷术，特别是微接触印章法; （b）用作硅的微加工（微机电系统，MEMS）的单层膜润滑剂; （c）用作DNA和蛋白质微阵列功能分子固定的基底.     

硅电极/溶液界面开路电位-时间谱和原子力显微镜在化学镀Ag中的应用研究

用开路电位-时间谱技术,表征了在硅（100）表面化学镀银的硅电极/溶液界 面吸附态。所得结果与原子力显微镜在纳米尺寸上的面结构信息分析结果作了对比 。同时也将该结果与循环伏安法（CV）结果作了比较。证明当硅电极表面具有单层 吸附Ag~+离子、表面单层吸附Ag~+离子发生沉积反应、Ag~+离子发生本体沉积时的 开路电位-时间曲线有完全不同的特征。     

纳米TiO2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl₄为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO₂纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热（TG-DTA）分析、X射线衍射（XRD）分析、原子力显微观察（AFM）及N₂吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径（～10 nm），其BET比表面积为150 m²·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外（IR）光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀对薄膜孔结构形成的导向机理。     

Si衬底上生长的铁硅化合物结构和取向分析

采用分子束外延法分别在650-920 ℃的Si（110）和920 ℃的Si（111）衬底表面生长出铁的硅化物纳米结构,并主要分析了920 ℃高温下纳米结构的形貌、组成相及其与Si 衬底的取向关系. 扫描隧道显微镜（STM）研究表明,920 ℃高温下,Si（110）衬底上生长的铁硅化合物完全以纳米线的形式存在,且其尺寸远大于650 ℃低温下外延生长的纳米线尺寸;Si（111）衬底上生长出三维岛和薄膜两种形貌的铁硅化合物,其中三维岛具有金属特性且直径约300 nm、高约155 nm,薄膜厚度约2 nm. 电子背散射衍射研究表明920 ℃高温下Si（110）衬底上生长的纳米线仅以β-FeSi₂的形式存在,且β-FeSi₂相与衬底之间存在唯一的取向关系：β-FeSi₂（101）//Si（111）;β-FeSi₂ [010]//Si[110];Si（111）衬底上生长的三维岛由六方晶系的Fe₂Si 相组成,Fe₂Si 属于164 空间群,晶胞常数为a=0.405 nm,c=0.509 nm;与衬底之间的取向关系为Fe₂Si（001）∥Si（111）和Fe₂Si[120]//Si[112].     

基于纳米多孔薄膜光学干涉的光学传感器

光学传感器是一种利用光把介质与目标分子的相互作用转换为光信号的装置.光学干涉是光学传感器中常用的技术,具有无需标记、无破坏性、响应迅速等优点.在光学传感器中光的干涉主要源于从单层薄膜上下表面反射的光或者从多层薄膜各个界面处反射的光.由于纳米多孔薄膜具有较高的比表面积,将其应用于传感器中能够提高传感器的灵敏度、降低检测限.常见的薄膜类型主要有单层、双层、多层（光子晶体）等.本文综述了多孔硅、阳极氧化铝、二氧化钛、金属有机骨架等纳米多孔薄膜材料的光学干涉在传感器中的应用,并对其进行了展望.     

巯基化合物自组装单分子层的研究进展

超薄层有机材料的制备与研究￣［１］受到人们的广泛关注，有关研究结果和进展正在不断丰富着人类对表面结构与性质关系的理解和认识。与其它制备单分子层的技术相比，自组装技术是一种较新的制备方法，在８０年代后期，迅速成为有关学科的研究焦点。采用此技术制备的超薄层体系主要有两类：一类是巯基化合物在金、银、铜、铂表面吸附形成的单层￣［２，３］，一类是在硅、玻璃、金属氧化物表面通过硅烷化反应形成的单层￣［４］。其中，硫醇类分子自组装单层（ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｍｏｎｏｌａｙｅｒ，３ＡＭ）是被研究得最为广泛和深入的体系。本文主要综述十年来巯基化合物ＳＡＭ的研究进展。     

红外激光诱导SiO2薄膜生长的氧化动力学研究

在较低基底温度（室温至～２００℃）下，用μ０．６μｍ ＣＷ ＣＯ２激光在硅（１００）表面生成ＳｉＯ２薄膜，研究了反应气配比（Ｏ２／Ｎ２），基底温度、激光强度、激光辐照时间等实验条件对ＳｉＯ２薄膜形成的影响，探讨了红外激光助长的硅表面氧化反应动力学过程，认为在薄层氧化区域（＜３０ｎｍ）存在反应诱导期。     

树枝状大分子的自组装超薄膜

树枝状化合物因具有三维立体结构、均一的分布和多而密且可修饰性强的外官能团,使之作为结构单元进行自组装形成具有特色的超薄膜。Regen等利用整代聚酰胺－胺型（PAMAM）树状分子的胺端基,将其沉积到用Pt^2 离子活化的表面,重复这一过程即得到多层膜。Crook等首先报道了以共价键结合的树状分子膜,这种膜是将PAMAM树状分子的胺端基与巯基十一烷酸组成的单层膜作用生成酰胺键而形成的。Tsukruk等将表面分别带正负电荷的PAMAM树状分子在硅表面进行层状沉积形成超薄膜。研究显示,以树状分子为结构单元经自组装形成的膜具有潜在的用途前景,如作为化学探感器、多相催化剂、滤光片或光学器件基材等。     

超声场中纳米TiO2表面包覆氧化硅的研究

在超声场中，通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO₂进行表面包覆，利用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和透射电镜对所得样品进行了表征，并对纳米TiO₂的光稳定性和分散性进行了评价。红外光谱和X射线光电子能谱表明，氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO₂的表面，在包覆层和纳米TiO₂颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键。TEM照片、表面元素分析和光稳定性实验显示，氧化硅在纳米TiO₂表面形成了均匀的包覆层，超声场有助于提高包覆层的均匀性和致密性。氧化硅的表面包覆提高了纳米TiO₂在水中的分散性、紫外线屏蔽能力和可见光透过性。随着氧化硅含量的增加，纳米TiO₂的光稳定性逐渐提高，当m(SiO₂)∶m(TiO₂)>1∶5时，纳米TiO₂的光稳定性基本不变，而且在热处理过程中纳米TiO₂的晶粒生长得到有效抑制。     

电解液成分、厚度及表面改性对旋涂法制备的BiVO4膜层光电化学性能的影响

采用旋涂法在FTO（SnO₂∶F）导电玻璃衬底上沉积得到BiVO₄多孔薄膜用以光解水,改变前驱体的浓度和旋涂次数以调控薄膜的厚度。研究了电解液成分、膜层厚度及表面改性等因素对刚经历过退火处理的BiVO₄薄膜光电化学（PEC）性能的影响。结果表明：通过在电解液中添加适量的空穴吞噬剂Na₂SO₃,或对表面进行Co-Pi改性均能有效改善BiVO₄薄膜的PEC活性。这些措施均能有效抑制固液界面处的载流子复合反应。经Co-Pi改性的BiVO₄薄膜在0.6 V（vs SCE）偏压下,0.1 mol·L^-1 Na₂SO₄+0.1 mol·L^-1 Na₂SO₃的电解液中展现出最高的光电流密度（4.3 mA·cm^-2）。此外,选用一个代表性BiVO₄薄膜作为光阳极制备了一个PEC生物传感器,在检测谷胱甘肽（GSH）上表现出比较高的灵敏度。本研究证实了BiVO₄薄膜的PEC性能严重依赖着光俘获效率和载流子输运过程。     

AAO辅助三唑亚铁纳米材料:一维限制生长和二维表面成膜及自旋转换性能

通过连续多步自组装的方式分别将三唑亚铁（SCO1）和氨基三唑亚铁（SCO2）自旋转换纳米材料生长于氧化铝模板（AAO）的孔道内和表面上。利用扫描电镜（SEM）、红外光谱（IR）、粉末X射线衍射（PXRD）、拉曼光谱（Raman）等手段对SCO1-1D+2D和SCO2-1D+2D纳米材料进行表征,SEM表明随着自组装时间的增加,球状的SCO纳米颗粒生长于AAO孔道内,并逐渐形成1D的纳米结构,而在AAO表面则形成致密均匀的SCO-2D薄膜。两种SCO-1D+2D纳米粒子都具有两步自旋行为（SCO1-1D+2D：T_c1↑=319 K,T_c1↓=313 K,T_c2↑=381 K,T_c2↓=340 K;SCO2-1D+2D：T_c1↑=181 K,T_c1↓=155 K,T_c2↑=246 K,T_c2↓=233 K）。对相应的SCO-1D和SCO-2D磁性结果表明,两步自旋转换行为的产生是由于SCO组装体形貌的差异。其中,低温区的自旋转换行为是由生长于AAO表面的SCO-2D自旋转换性能所致,而发生在更高温度的第二阶段的自旋转换行为则归因于生长于AAO孔道内的SCO-1D的自旋转换性能。     

AAO辅助三唑亚铁纳米材料:一维限制生长和二维表面成膜及自旋转换性能

通过连续多步自组装的方式分别将三唑亚铁（SCO1）和氨基三唑亚铁（SCO2）自旋转换纳米材料生长于氧化铝模板（AAO）的孔道内和表面上。利用扫描电镜（SEM）、红外光谱（IR）、粉末X射线衍射（PXRD）、拉曼光谱（Raman）等手段对SCO1-1D+2D和SCO2-1D+2D纳米材料进行表征,SEM表明随着自组装时间的增加,球状的SCO纳米颗粒生长于AAO孔道内,并逐渐形成1D的纳米结构,而在AAO表面则形成致密均匀的SCO-2D薄膜。两种SCO-1D+2D纳米粒子都具有两步自旋行为（SCO1-1D+2D：T_c1↑=319 K,T_c1↓=313 K,T_c2↑=381 K,T_c2↓=340 K;SCO2-1D+2D：T_c1↑=181 K,T_c1↓=155 K,T_c2↑=246 K,T_c2↓=233 K）。对相应的SCO-1D和SCO-2D磁性结果表明,两步自旋转换行为的产生是由于SCO组装体形貌的差异。其中,低温区的自旋转换行为是由生长于AAO表面的SCO-2D自旋转换性能所致,而发生在更高温度的第二阶段的自旋转换行为则归因于生长于AAO孔道内的SCO-1D的自旋转换性能。     

Langmuir-Blodgett方法构建聚合物仿细胞外层膜结构涂层

以盖玻片为基质,采用Langmuir-Blodgett(LB)方法制备含磷酰胆碱基团的两亲性无规共聚物聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)-甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)-γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)(简称PMST)的单层、双层和三层薄膜.薄膜的表面亲疏水性和表面形貌分别用动态接触角(DCA)和原子力显微镜(AFM)进行测试.结果表明,PMST在盖玻片表面形成了致密的膜层,薄膜的致密程度随层数而增加.在水中前进/后退测试DCA过程中,聚合物薄膜在气相/水相界面存在基团的迁移取向,且膜层内会发生交联.双层膜具有仿细胞外层膜结构,单层和三层膜具有反细胞外层膜结构;双层膜的亲水性比单层和三层膜的要好.     

溶液酸度和反应温度对CaMoO4薄膜电化学制备的影响

本工作研究了恒电流电化学技术制备CaMoO₄薄膜工艺中，溶液酸度和反应温度对薄膜形成的影响。结果表明，酸度会影响薄膜的生长时间和光致发光特性，在较低酸度沉积薄膜时，容易造成薄膜的团簇生长和不确定相的形成；适当升高反应温度会加快晶粒的生长、提高薄膜的纯度、增加薄膜发射光谱的相对强度。在CaMoO₄薄膜电化学制备工艺中，溶液pH值控制在12.0附近和反应温度控制在60 ℃的左右比较好。     

退火温度对TiO2/CdSe纳米片异质结薄膜光电性能的影响

采用水热法在FTO上制备（001）高活性晶面主导的TiO₂纳米片薄膜,利用循环伏安法在TiO₂纳米片薄膜上沉积CdSe颗粒,制备了TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜。分别在150、250、350、450 ℃,氩气保护气氛中对样品进行退火。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、X射线光电子能谱分析仪（XPS）、紫外-可见（UV-Vis）分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜的微观形貌、晶体结构、光电化学性能进行表征和测试。结果表明：六方相CdSe纳米颗粒均匀包覆在TiO₂纳米片表面,直径30 nm左右;随着退火温度的升高CdSe纳米颗粒长大,形成光滑的CdSe薄膜,且晶化程度提高;TiO₂纳米片表面的Se元素与Cd元素发生氧化;TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜对可见光的吸收光谱发生红移,禁带宽度逐渐减小。光电化学性能测试表明随着退火温度的升高,TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜的光电流密度显著提高,开路电压减小,但由于SeO2和CdO的出现,导致填充因子减小,影响光电转换效率的提高。在本实验条件下,TiO₂/CdSe纳米片异质结薄膜的最佳退火温度为150 ℃,填充因子为0.77,光电转换效率达到3.12%。     

二维TiC 层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC 单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti 原子,其是一种非常有潜力的储氢材料. 计算结果显示H₂可以在二维TiC 单原子层表面进行物理吸附与化学吸附. 其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV. 覆盖度为1和1/4层（ML）时,H₂分子在二维TiC 单原子层表面的离解势垒分别为1.12 和0.33 eV. 因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC 表面还存在H单原子吸附. 最大的H₂储存率可以达到7.69%（质量分数）. 其中,离解的H原子、化学吸附的H₂、物理吸附的H₂的储存率分别为1.54%、3.07%、3.07%. 符合Kubas吸附特征的储存率为3.07%. 化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H₂分子的吸附与释放.