宏观长Ag2S纳米线簇的制备及其温度电导特性和光电导特性

以固态离子学方法制备的宏观长银(Ag)纳米线簇为基础,采用气-固反应法制备出宏观长硫化银(Ag₂S)纳米线簇.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对样品形貌和成分进行表征.将厘米长的Ag₂S纳米线簇两端涂敷金胶作为电极,并与外电路连接.在不同温度或采用不同波长的光束辐照下,测试了样品的输运性质.无光照时,在144—380 K的温度范围内,样品的电导随温度上升而非线性增大.室温下,Ag关键词： 硫化银纳米线 温度电导 光电导     

基于微芯片的透射电子显微镜的低温纳米精度电子束刻蚀与原位电学输运性质测量

利用微芯片制备技术制备了带有电极的原位电学薄膜芯片,并结合自制的原位透射电镜样品台,实现了低温下透射电子显微镜聚焦电子束对InAs纳米线的精细刻蚀以及不同温度下的原位电学性能测量.研究发现,随着刻蚀区域截面积的减小,纳米线的电导率也随之减小.当纳米线的截面积从大于10000 nm2刻蚀至约800 nm2时,纳米线电导的减小速率与截面积的减小具有线性关系.同时利用低温聚焦电子束刻蚀,在InAs纳米线上原位制备了一个10 nm的纳米点,并在77与300 K下对该纳米点进行了电学性能测量.通过测量发现在77 K时出现库仑阻塞效应,发生了电子隧穿现象;而300 K时,热扰动提供的能量使这种现象消失.     

不同取向下单晶铁纳米线拉伸行为的模拟研究

本文利用分子动力学模拟的方法研究了不同取向、尺寸和温度因素对单晶体心立方铁纳米线的拉伸变形行为的影响.铁纳米线轴向初始取向分别为<001>、<110>、<111>、<102>、<112>,模拟了不同温度(10～700 K)和不同尺寸范围(1.5～5 nm)下的变形机制.研究结果表明取向、尺寸和温度会显著影响单晶体心立方铁纳米线的拉伸变形行为.分子动力学模拟结果表明,直径为2 nm的<001>铁纳米线在300 K的拉伸载荷下,主要通过孪晶的模式发生变形,最后拉伸取向转变为<110>.而在700 K下,<001>铁纳米线的拉伸变形模式由滑移主导.不同初始取向在不同温度和尺寸下其变形机制截然不同,这导致了铁纳米线不同的力学性能.本文系统性地研究了在不同取向下的铁纳米线变形机制随尺寸和温度变化发生的转变.     

准一维纳米线电子输运的梯度无序效应

考虑实际体系的梯度无序和结散射,发展格林函数矩阵分解消元方法,研究了准一维纳米线的电子输运性质. 结果表明,由于结散射,电导随能量呈现振荡行为,无序的引入破坏了电子相干性,在低无序度区平均电导呈现异常增加,呈现一个新的电导峰. 当表面存在无序但无梯度衰减时,体系的平均电导随无序度增强先减后增,出现类局域-退局域性转变. 当表面无序线性衰减时,平均电导在强无序区稍有增加,而当表面无序高斯型衰减时,平均电导指数衰减,类局域-退局域性转变消失,不同于以前的理论预言. 研究结果对准一维纳米线电子器件的结构设计和应用有指导作用. 关键词： 准一维纳米线 梯度无序 电子输运     

多壳层铜纳米线结构和电子特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了多壳层Cu纳米线的稳定结构和电子特性.得到不同线径多壳层Cu纳米线的平衡态晶格常数相差不大,都表现出金属特性,且其单原子平均结合能和量子电导随着纳米线直径的增加而增加.纳米线中内壳层Cu原子表现出体相结构Cu原子相似的电子特性,而表面壳层由于配位数的减少,其3d态能量范围变窄且整体向费米能级发生移动.电荷密度分析表明,相对于体相Cu晶体中原子间的相互作用,纳米线表面壳层Cu原子与其最近邻原子间的相互作用明显增强.     

钒掺杂W18O49纳米线的室温p型电导与NO2敏感性能

钨氧化物纳米线在高灵敏度低功耗气体传感器中极具应用潜力, 且通过掺杂改性可进一步显著改善其敏感性能. 本文以WCl₆为钨源, NH₄VO₃为掺杂剂, 采用溶剂热法合成了钒掺杂的W₁₈O₄₉纳米线. 利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱仪表征了纳米线的微结构, 并利用静态气敏性能测试系统评价了掺杂纳米线的NO₂敏感性能. 研究结果表明: 五价钒离子受主掺杂进入氧化钨晶格结构, 抑制了纳米线沿轴向的生长并导致了纳米线束的二次集聚; 室温下, 钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线接触NO₂气体后表现出反常的p型响应特性; 随工作温度逐渐升高至约110 ℃时, 发生从p型到n型的电导特性转变; 该掺杂纳米线气敏元件对浓度低至80 ppb (1 ppb=10^-9) 的NO₂气体具有明显的室温敏感响应和良好的响应稳定性. 分析并探讨了钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线的高室温敏感特性及其p-n电导转型机理, 认为钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线在室温下的良好敏感响应及反常p型导电性与掺杂纳米线表面高密度非稳表面态诱导的低温气体强吸附有关. 关键词： 氧化钨 纳米线 气体传感器 室温灵敏度     

温度对金属纳米线势能分布的影响

采用三维分子动力学模拟方法,以面心立方金属银为研究对象,基于Finnis-Sinclair型嵌入原子法(EAM)多体势,模拟研究了纳米线势能分布特征在常温下及其在不同温度直到熔化过程中的变化,给出了常温及不同温度银纳米线势能分布比例和势能分布函数.结果表明:常温下,纳米线高势能原子比例随纳米线横截面尺寸的减小而增大,势能分布函数曲线各峰位几乎与纳米线横截面尺寸无关;纳米线熔化前的势能分布函数曲线具有多个波峰,随着温度增加,峰数减少且峰位右移;熔化后,多峰特征消失,只有一个宽化的峰.     

GaAs纳米线及GaAs/In_xGa_(1-x)As/GaAs纳米线径向异质结构的无催化选区生长的实验研究

利用无催化选区金属有机化学气相沉积(SA-MOCVD)法在GaAs(111)B衬底上分别制备了GaAs纳米线和GaAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线径向异质结构.系统地研究了生长条件对GaAs纳米线生长的影响.实验结果显示,GaAs纳米线的形貌和长度依赖于生长温度、AsH3的分压以及SiO2掩膜表面的圆孔直径.因此可以通过调节以上因素来得到高质量的GaAs纳米线.并且发现扩散是影响无催化选区生长GaAs纳米线的主要机理.微区光致发光谱(μ-PL)表明,GaAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线径向异质结构被成功合成,室温(300 K)下它的发光波长为913 nm.这些结果对于GaAs纳米线及其异质结构制备的进一步研究及其在光电子器件中的应用具有很好的参考价值.     

基底对硅纳米线热导率影响的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学模拟的方法研究了硅纳米线平放在基底上的轴向热导率,结果表明基底的存在降低了纳米线的热导率,且随着温度的升高,热导率逐渐降低.通过改变纳米线与基底之间的范德华作用力强度,研究了基底约束对硅纳米线热导率的影响,结果表明,随着作用力强度的增加,纳米线热导率逐渐减小.模拟结果还显示,基底维数的降低能够进一...     

纳米硅薄膜的低温电输运机制

在很宽的温度范围(500—20K)研究了本征和不同掺磷浓度的纳米硅薄膜的电输运现象.发现 原先的异质结量子点隧穿(HQD)模型能很好地解释薄膜在高温下(500—200K)的电导曲线,但 明显偏离低温下的实验值.低温电导(100—20K)具有单一的激活能W,并与k_BT值 大小相当(W～1—3k_BT),呈现出Hopping电导的特征.对HQD模型做了修正,认为 纳米硅同时存在两种输运机制：热激发辅助的电子隧穿和费米能级附近定域态之间的Hoppin g电导.高温时(T 关键词： 纳米硅薄膜 低温电导 电输运     

Fabrication, morphology and structural characterization of ordered single-crystal Ag nanowires

Highly aligned Ag nanowires have been synthesized by dc electrodeposition within a hexagonal close-packed nanochannel anodic aluminum oxide template. The pore diameter varies from 20 nm to 50 nm depending on the anodization voltage and temperature for the two types of aqueous solutions, sulphuric and oxalic acids, respectively. The size and morphology of the Ag nanowire arrays were measured by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The images indicate that the highly aligned Ag nanowires grow in the uniform nanochannels of the anodic alumina template and that the size of the nanowires depends on the size of the nanochannels. X-ray diffraction, selected area electron diffraction pattern and high-resolution transmission electron microscopy images show that the Ag nanowires are single-crystal. The temperature coefficient of resistivity (temperature range from 4.2 K to 300 K) of the Ag nanowire arrays decreases with decreasing diameter of the nanowires. Received: 5 November 2001 / Revised version: 12 March 2002 / Published online: 6 June 2002     

Thermally activated magnetization reversal process of self-assembled Fe55Co45 nanowire arrays

We have investigated the temperature dependence of the magnetic properties and the magnetic relaxation of the Fe₅₅Co₄₅ nanowire arrays electrodeposited into self-assembled porous alumina templates with the diameter about 10 nm. X-ray diffraction (XRD) pattern indicates that the nanowire arrays are BCC structure with [1 1 0] orientation along the nanowire axes. Owing to the strong shape anisotropy, the nanowire arrays exhibit uniaxial magnetic anisotropy with the easy magnetization direction along the nanowire axes. The coercivity at 5 K can be explained by the sphere chains of the symmetric fanning mechanism. The temperature dependence of coercivity can be interpreted by thermally activated reversal mechanism as being the localized nucleation reversal mechanism with the activation volume much smaller than the wire volume. Strong field and temperature-dependent magnetic viscosity effects were also observed.     

Fabrication and magnetic property of binary Co-Ni nanowire array by alternating current electrodeposition

Ordered binary Co-Ni nanowire arrays with different components have successfully been fabricated by ac electrodeposition. The as-obtained nanowires exhibit a diameter of about 49.2 nm and aspect ratio of more than 30. A highly preferential orientation of the Co-Ni nanowires has been obtained by XRD. The magnetic properties of Co-Ni nanowire arrays determined by VSM are as the function of the Co-Ni components. The maximum value of coercivities perpendicular to the array is 2073 Oe. However, the magnetic properties of such nanowire arrays exhibited a bad thermal stability at the medium temperature of 200 °C.     

A new routine to fabricate Bi single crystalline tapering junction nanowire arrays

Large-scale tapering junction Bi nanowire arrays have been synthesized by pulsed electrodeposition within a porous anodic alumina membrane (AAM). Bi metal–semiconductor and semiconductor–semiconductor junction nanowires with different diameters were fabricated easily by modulating only the pulse time using only an ordinary AAM template. The morphology and structure of the tapering junction Bi nanowire arrays and individual nanowires are characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The voltage–current measurements show the intrinsic nonlinear and asymmetric characteristics of metal–semiconductor junction nanowires. PACS 81.05.Bx; 82.80.Fk; 73.63.Nm     

Bi2Te3/Sb超晶格纳米线的外延生长和热电测量

通过脉冲电沉积,外延生长出小单元长度的Bi₂Te₃/Sb超晶格纳米线.借助哈曼方法,测量了超晶格纳米线阵列的热电性能,330 K时的ZT值可达0.15.研究了Bi₂Te₃/Sb超晶格纳米线阵列器件的制冷或者加热能力,发现器件的上下表面的最大温差可以达到6.6 K.     

Ordered tellurium nanowire arrays and their optical properties

High-density tellurium (Te) nanowire arrays were prepared in the nanochannels of an anodic aluminum membrane (AAM) template using the electrochemical deposition method. The as-synthesized Te nanowires, typically 60 nm in diameter and up to 40 μm in length, possess a hexagonal single crystalline structure following [001] growth direction. The optical polarization properties of Te nanowire arrays embedded in AAM were investigated using an optic parameter oscillator in the wavelength range from 0.7 to 1 μm. The high optical polarization of the Te nanowire arrays embedded in the AAM assembly system was observed. PACS 81.05.Cy; 78.67.-n; 82.80.Fk.     

Phonon thermal transport in InAs nanowires with different size and growth directions

We investigate the phonon thermal transport properties in InAs nanowires with different size and growth directions by using nonequilibrium molecular dynamics methods. The results show a remarkable anisotropy for the thermal conductivity in InAs nanowire. It is found that the thermal conductivity along [110] growth direction is about three times larger than that along [100] or [111] direction. With the increase of temperature, the thermal conductivity along [110] direction decreases significantly. However, the thermal conductivity along other two directions is not sensitive to temperature. Moreover, we find a crossover from ballistic to ballistic-diffusive thermal transport for a certain length of InAs nanowire. A brief physical analysis of these results is given. It is suggested that the anisotropy of thermal conductivity is common for nanowires with zinc blende structures.     

量子局域效应和应力对GaSb纳米线电子结构影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了不同晶体结构和尺寸的GaSb纳米线能带结构特性和载流子的有效质量, 以及单轴应力对GaSb纳米线能带结构的调控. 研究结果表明: 闪锌矿结构[111]方向和纤锌矿结构[0001]方向的小尺寸GaSb纳米线均出现间接带隙的能带结构, 并可通过单轴应力来实现纳米线能带结构由间接带隙到直接带隙的转变, 其中, 闪锌矿结构[111]方向GaSb纳米线仅在受到单轴拉伸应力时才发生能带由间接带隙到直接带隙的转变, 而纤锌矿结构[0001]方向GaSb纳米线无论受单轴拉伸还是压缩应力的作用均可实现能带由间接带隙到直接带隙的转变; [111]和[0001]方向GaSb纳米线的带隙和载流子有效质量与纳米线直径呈非线性关系, 并随纳米线直径的减小而增大; 同一方向和尺寸的GaSb纳米线, 其空穴有效质量要小于电子有效质量, 这表明小尺寸GaSb纳米线有利于空穴载流子输运.     

电化学沉积Fe单晶纳米线生长中的取向控制

利用电化学沉积方法，发现了一种能够动态地控制铁纳米线生长方向的沉积方法，利用该方法沉积了包括［110］取向，［200］取向及非晶态三种结构和取向的一维Fe纳米线阵列.对于三种纳米线阵列，测量了它们的磁特性，分析发现具有[200]择优取向纳米线阵列的方形度，各向异性特性和矫顽力都比[110]取向阵列有很大的改善. 关键词： 磁性纳米线 电化学沉积 取向控制     

Al纳米线不同晶向力学行为和变形机制的模拟

采用分子动力学模拟计算方法,考察具有较高层错能的Al纳米线沿不同晶向的力学行为和变形机制。在相同计算条件下与具有较低层错能的Ni、Cu、Au和Ag等FCC金属纳米线进行比较。结果表明：在力学行为方面,Al纳米线的弹性模量呈现明显的结构各向异性,满足E_[111] > E_[110] > E_[100]的关系,这一关系在FCC金属纳米线中普遍成立;Al纳米线的屈服应力随晶向呈现σ_y[100] > σ_y[111] > σ_y[110]的关系,这一关系在具有较低层错能的FCC金属纳米线中不具有普遍性,这与体系中位错形成机制密切相关。根据拉伸变形过程微观结构的演变规律,阐明Al纳米线不同晶向的变形机制,并与具有较低层错能的Ni、Cu、Au和Ag等FCC金属纳米线的变形机制进行比较。结果表明,对于尺度较小的高层错能Al纳米线,Schmid因子和广义层错能均难以准确预测其变形机制。