热效应对纳米焊接界面结构的影响

采用分子动力学方法深入研究热效应对纳米焊接界面结构的影响。具体分析了碳管直径和时间的变化对界面结构的影响规律,并详细给出了1530 K下的焊接过程。结果表明,除碳管(5,5)外,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中纳米线形成的时间分别为13.8, 14.6, 17.5, 19.6 ps。纳米线是由单根或多根Ni原子链组成,碳管(6,6),(7,7),(9,9),(11,11)中Ni原子链数分别为1,3,7和16。界面结构包括内部焊接和外部焊接。内部焊接的临界直径由碳管(6,6)决定,其值为0.814 nm。在同一时刻,大直径的碳管可获得更大的外部接触长度。外部接触长度的增长速率随碳管直径的增加而增大,接触长度的最大增长速率可达0.013 nm/ps。最后确定了界面结构形成临界温度,发现对于相同直径碳管,外部焊接的临界温度高于内部焊接的临界温度,临界温度与碳管直径无关。     

Ni原子链填充碳纳米管的能量、电子结构和磁性的第一性原理计算

在广义梯度近似(GGA)下,利用密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理投影缀加波(PAW)赝势方法,研究了单根Ni原子链填充扶手椅型(n,n)(5≤n≤9)单壁碳纳米管的能量、电子结构和磁性.结果表明(5,5)碳纳米管直径过小排斥Ni原子链的插入,(6,6)碳纳米管是容纳Ni原子链的最小碳纳米管,特别是Ni原子链位于其中心轴线上时的形成能最低.以Ni@(6,6)和Ni@(7,7)系统为例,计算并分析了其自旋极化能带结构,电子总态密度,分波态密度和磁性,发现Ni原子的3d态电子 关键词： Ni原子链 碳纳米管 电子结构 磁性能     

原子尺度金属纳米线的结构和性质

当物质尺度减少到几层原子时,形成超细的纳米结、纳米线、或者纳米团簇,原有凝聚态物质的结构和物理性质将不再保持,而呈现出许多令人惊奇的奇异特性。本文重点讨论直径大约3 nm以下,具有足够长度的、原子结构往往不同于体材料的准一维金属纳米结构,我们称之为原子尺度金属纳米线或超细金属纳米线(也称为金属原子线)。近年来实验上已经制备和表征出在超高真空中悬挂在两个顶针尖端的Au、Pt、Cu等金属纳米线和纳米管,金属线直径达到1 nm以下而长度为6 nm以上。通过高分辩电子显微镜观察,它们是同轴圆管(或壳)组成的、类似纳米碳管的单壳或多壳结构,管由绕着线轴的螺旋原子绳构成。理论工作围绕这种新奇结构形态的形成机制、奇异的物理性质和可能的应用前景而同时展开。这是一个崭新的纳米世界,无论是对基础的低维物理还是未来分子电子设备的应用,都将产生深远的影响,有许多奇妙的现象正等待人们去发现。本文将对最近几年原子尺度金属纳米线研究工作的主要进展和发展趋势作一个概述,并重点介绍本组有关的具有螺旋结构的纳米线的各类新奇结构和物理性质。     

碳纳米管内Ni纳米线的螺旋度与热稳定性研究

本文采用分子动力学模拟方法研究了扶手型碳纳米管包裹Ni纳米线的复合结构, 主要讨论内部Ni纳米线的螺旋度和热稳定性.结果表明, Ni纳米线为多壳层螺旋结构, 各壳层是由多条Ni原子链螺旋而成,不同层的螺旋度不同,内层的螺旋度明显大于外层. 当每层的Ni原子链条数为3的整数倍时,其螺旋度最大. Ni纳米线的螺旋度与碳纳米管的管径相关,各层螺旋度的大小随管径的增加有明显的周期性变化. 碳纳米管对Ni纳米线有很好的保护作用,即使是高温对Ni纳米线的结构及螺旋度也影响很小.     

原子尺度金属纳米线的结构和性质

当物质尺度减少到几层原子时，形成超细的纳米结、纳米线、或者纳米团簇，原有凝聚态物质的结构和物理性质将不再保持，而呈现出许多令人惊奇的奇异特性。本文重点讨论直径大约3nm以下，具有足够长度的、原子结构往往不同于体材料的准一维金属纳米结构，我们称之为原子尺度金属纳米线或超细金属纳米线（也称为金属原子线）。近年来实验上已经制备和表征出在超高真空中悬挂在两个顶针尖端的Au、Pt、Cu等金属纳米线和纳米管，金属线直径达到1nm以下而长度为6nm以上。通过高分辩电子显微镜观察，它们是同轴圆管（或壳）组成的、类似纳米碳管的单壳或多壳结构，管由绕着线轴的螺旋原子绳构成。理论工作围绕这种新奇结构形态的形成机制、奇异的物理性质和可能的应用前景而同时展开。这是一个崭新的纳米世界，无论是对基础的低维物理还是未来分子电子设备的应用，都将产生深远的影响，有许多奇妙的现象正等待人们去发现。本文将对最近几年原子尺度金属纳米线研究工作的主要进展和发展趋势作一个概述，并重点介绍本组有关的具有螺旋结构的纳米线的各类新奇结构和物理性质。     

Ni纳米线的结构和性质研究

采用推广模拟退火算法(Generalized Simulated Annealing,GSA)和Sutton-Chen势,研究了初始构型为面心立方(fcc)结构的Ni纳米线,在沿径向压缩时的结构和性质.结果表明:径向压缩程度对Ni纳米线的结构有很大的影响.当Ni纳米线直径大于0.398nm时(初始直径为0.498nm),其结构由fcc结构变为类似fcc结构,但结合能变化很小,表明其结构之间几乎可以实现零能量转换,且稳定性基本不变;当Ni纳米线直径小于0.398nm时,其结构从无定形结构变为缺陷结构,结合能迅速上升,表明其结构稳定性降低;键角的分布也证明了以上结果的正确性.     

熔盐电解法制备纳米碳管及纳米线

以LiCl、LiCl+SnCl2 等为熔盐电解质 ,采用电解石墨的方法制备了纳米碳管和纳米线 ,并运用TEM、XRD、EDS等分析手段对产物的形貌和结构进行了表征 .结果表明 ,熔盐成分对电解产物的形态和性质有显著影响 .在LiCl熔盐中可得到直径为 75～ 10 0nm的纳米碳管 ;在LiCl+1.0 %SnCl2 熔盐中可生成 β Sn填充的纳米碳管 .XRD测试表明 ,电解制备的 β Sn纳米线经氧化处理后在碳管内可转变为SnO2 ,其晶体结构为四方晶系 ,直径为 2 0～ 5 0nm .电解过程中Li+ 在石墨阴极上反应生成的LiC6化合物对纳米碳结构的形成具有重要作用 .     

非晶碳氧化硅纳米线的合成与光致发光

利用直流电弧放电合成非晶碳氧化硅(SiCO)纳米线,不使用催化剂和模板,独立的SiCO 纳米线沉积在石墨锅的表面．通过XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR等对SiCO纳米线进行了表征．结果表明,纳米线长度为20～100 μm,直径为10～100 nm,Si原子同C原子和氧原子分享成键组成SiCO单元．SiCO纳米线的光致发光谱在454和540 nm呈现了强而稳定的白色发光峰． SiCO纳米线的生长机制为等离子辅助气―固生长机制．     

ZnO纳米线场效应管的制备及I-V特性研究

采用静电探针和原子力探针技术,将化学气相沉积工艺制备的,长度为30-200μm,直径80-750 nm的单根半导体ZnO纳米线搭接在Au,Zn,Al不同功函的金属隔离沟道两端,构建出了最基本的ZnO纳米线绝缘栅场效应管.研究了沟道类型、纳米线直径、退火温度和外加栅压对ZnO纳米线场效应管I-V特性的影响.利用半导体与金属材料的肖特基接触、欧姆接触的产生机理及电子输运理论,对结果进行了分析和讨论.     

催化剂比例对单壁碳纳米管制备的影响

采用电弧放电法以Y/Ni为催化剂制备了单壁碳纳米管 ,研究了不同催化剂比例对制备产物的影响。获得了不同激发波长下 (476 5～ 1 0 6 4nm)单壁碳纳米管的拉曼光谱 ,采用图表法对径向呼吸模的谱峰进行了认定。结果表明 :样品中碳管的直径分布在 1 2～ 1 6nm之间 ,直径在 1 43nm附近的碳管居多。催化剂的比例只是影响碳管的产额 ,对其直径分布的影响很小     

外加电场作用下碳纳米管结构稳定性及结构修饰研究

利用外加电场的方法，对多壁碳纳米管的结构稳定性进行了研究.结果表明当场强达到30 V/nm时，碳纳米管端部的结构失稳，端部碳原子间的π键被打开，外部原子开始进入到碳纳米管的结构中.利用电子显微镜作为纳米加工仪器，通过外加电场的方法在多壁碳纳米管的端部制备了非晶态碳纳米线，形成碳纳米管-纳米线复合结构.碳纳米管和纳米线结合处的σ键作为绝缘界面，形成了电子输运的势垒.     

铁镍合金纳米线阵列的制备与穆斯堡尔谱研究

用交流电化学沉积方法在阳极氧化铝模板中成功地制备了直径约16nm,长度4μm的Fe_1-xNi_x(0关键词： 纳米线阵列 穆斯堡尔谱 铁镍合金     

体超导铟对一维锌超导纳米线超导电性的抑制效应

文章细致研究了超导体铟／一维锌超导纳米线阵列／超导体铟夹心结构的超导电性．实验发现，当锌纳米线的长度在2—6μm、直径等于40nm时，宏观尺寸的超导体铟电极对中间的锌纳米线的超导电性具有反常的抑制作用,即当铟处在超导态时，中间的锌纳米线则停留在正常态．如果施加一个磁场，使超导体铟电极变为正常态，锌纳米线则恢复其超导电性，这种奇异的现象与超导电极材料的类型及锌纳米线的直径和长度有关。     

AuPd纳米粒子作为催化剂制备硼纳米线及其场发射性质

利用化学气相沉积法,采用不同组分的金属合金纳米粒子AuPd作为催化剂,在Si(111)基底上成功制备大面积、高密度的硼纳米线薄膜.纳米线的平均长度约为10μm,直径在50—130 nm之间.结构分析表明,纳米线为单晶结构,硼纳米线的直径随着元素Pd在合金催化剂中比例的增加而减少.场发射特性测试结果表明,通过调整催化剂组分可以实现对硼纳米线的尺寸和密度的调控.     

(InAs)1/(GaSb)1超晶格纳米线第一原理研究

半导体纳米线作为纳米器件的作用区和连接部分具有理想的形状, 把电子运动和原子周期性限制在一维结构当中.通过体材料的已知特性, 有效地选择材料组分使纳米线的低维结构优点更加突出.此外, 还可以通过其他方式来调整纳米线特性, 如控制纳米线直径、晶体学生长方向、结构相、表面晶体学晶面和饱和 度等内部或固有的特性;施加电场、磁场、热场和力场等外部影响. 体材料InAs和GaSb的晶格常数非常相近, 因此InAs/GaSb异质结构晶格失配很小, 可生长成为优良的红外光电子材料.另外, 体材料InAs在二元III---V化合物半导体中具有最低的有效质量, 这使得电子限制在InAs层的InAs/GaSb超晶格具有良好的输运特性. 本文通过第一原理计算研究轴线沿[001]和[111]闪锌矿晶体学方向的 (InAs)₁/(GaSb)₁超晶格纳米线(下标表示分子或双原子单层的数量) 的结构、电子和力学特性, 以及它们随纳米线直径(线径约为0.5---2.0 nm)的变化规律.另外, 分析了外部施加的应力对电子特性的影响, 考察了不同线径(InAs)₁/(GaSb)₁超晶格纳米线的电子带边能级随轴向应变的变化, 从而确定超晶格电子能带的带边变形势.     

ZnO纳米线场效应管的制备及I-V特性研究

采用静电探针和原子力探针技术,将化学气相沉积工艺制备的,长度为30—200 μm,直径80—750 nm的单根半导体ZnO纳米线搭接在Au,Zn,Al不同功函的金属隔离沟道两端,构建出了最基本的ZnO纳米线绝缘栅场效应管. 研究了沟道类型、纳米线直径、退火温度和外加栅压对ZnO纳米线场效应管I-V特性的影响. 利用半导体与金属材料的肖特基接触、欧姆接触的产生机理及电子输运理论,对结果进行了分析和讨论. 关键词： ZnO纳米线 场效应管 I-V特性')" href="#">I-V特性     

ANSYS仿真激光切割氧化锌纳米线

 以脉冲高斯激光为光源,直径在500 nm～1 000 nm、长度10 μm的一维氧化锌材料为对象,采用有限元分析软件ANSYS建立了激光切割氧化锌纳米线的热力学仿真模型,并采用生死单元技术对超过熔点的单元进行处理,得到不同激光工作参数和氧化锌纳米线直径下的温度分布场和切割形貌。讨论了纳米线直径和聚焦光斑相对纳米线的位移对切割的影响,纳米线直径越大允许的激光离焦量越小;当无离焦或负离焦较小时,切割纳米线产生的形貌较为理想。     

AlN纳米线宏观阵列的制备

借助二次模板法成功的合成了AlN纳米线宏观阵列,并进行了表征.主要研究CVD法制备有一定取向,直径均匀的AlN纳米线宏观阵列的过程.通过气相沉积法和利用PS球自组装模板制备了金属纳米颗粒模板;再以模板上的金属纳米颗粒作为催化剂,利用化学气相沉积在模板上合成AlN纳米线宏观阵列.借助SEM,TEM观察所得样品,AlN纳米线阵列面积约为0.3 mm×0.2 mm,直径和长度分布均匀,平均直径约为41 nm,平均长度为1.8 μm左右,分散密度和覆盖率大的六角结构AlN纳米线宏观阵列.得到了可控制备AlN纳米线 关键词： AlN纳米线阵列 模板法 CVD法 SEM     

硅和锗纳米线的原子排布和电荷分布的密度泛函紧束缚方法研究

低维硅锗材料是制备纳米电子器件的重要候选材料,是研发高效率、低能耗和超高速新一代纳米电子器件的基础材料之一,有着潜在的应用价值。采用密度泛函紧束缚方法分别对厚度相同、宽度在0.272 nm~0.554 nm之间的硅纳米线和宽度在0.283 nm~0.567 nm之间的锗纳米线的原子排布和电荷分布进行了计算研究。硅、锗纳米线宽度的改变使原子排布,纳米线的原子间键长和键角发生明显改变。纳米线表层结构的改变对各层内的电荷分布产生重要影响。纳米线中各原子的电荷转移量与该原子在表层内的位置相关。纳米线的尺寸和表层内原子排列结构对体系的稳定性产生重要影响。     

Al3O3N纳米线的制备与表征

在H2+Ar混合气氛中加入少许N2+O2气氛,采用直流电弧等离子体法制备了Al3O3N纳米线.用XRD,SEM,TEM,HRTEM测定了纳米线的成分、形貌特征、显微结构等.Al3O3N纳米线直径分布为25-110 nm,长度达5.5μm.Al3O3N纳米线是尖晶石结构.另外,对Al3O3N纳米线的生长机理进行了研究.