氧化铝模板法制备Ge纳米线

采用氧化铝模板法结合具有高真空背景的低压化学气相沉积技术制备出Ge纳米线.在氧化铝模板的背面喷金作为催化剂,合成了Ge纳米线.采用原子力显微镜、X射线衍射、透射电镜、能量散射谱等手段对Ge纳米线进行了分析.Ge纳米线的直径约为30nm,长度超过600nm.对Ge纳米线的生长机理进行了探讨.     

GaN纳米线生长的影响因素与机理分析

基于气液固(VLS)反应机制,采用厚度为2~3 nm的金属镍作为催化剂,金属镓和氨气分别用作Ⅲ族和Ⅴ族的生长源,在自行改造的化学气相沉积(CVD)设备内获得了大面积GaN纳米线。通过扫描电镜(SEM)、能量分散X射线荧光(EDX)谱和透射电镜(TEM)测试,表明GaN纳米线的成核及生长与反应室气路结构有密切关系,水平弯管式气路将有利于GaN纳米线的生长。此外,生长气流将直接影响GaN纳米线的生长状况,生长温度为920℃、NH3和N2的气流量分别为100和500 cm3/min时,可以获得形貌较好的纳米线。同时,探索了Ga源与样品位置间的距离对纳米线中Ga和N的质量分数的影响,并分析了其影响机理。     

基于多孔氧化铝模板的ZnO纳米线的制备

首先制备了优良的多孔氧化铝有序孔洞阵列,以其为模板,采用直流电化学沉积的方法,在其规则排列的孔中沉积得到锌纳米线;然后将其在高温下氧化,得到氧化锌纳米线.利用X射线衍射谱、扫描电子显微镜等手段研究了它们的微结构性质.X射线衍射谱表明,用电化学沉积方法得到的锌和氧化锌纳米线均为多晶结构.     

基于多孔氧化铝模板的一维ZnO纳米线的制备

多孔氧化铝由于具有纳米级的孔径、尺寸可调等独特的优点,成为合成纳米材料的一种常用模板.以多孔氧化铝为模板,制备出了纳米量级的纤维、纳米棒、金属管、半导体等新型材料.制备出了优良的多孔氧化铝有序孔洞阵列;以其为模板,采用直流电化学沉积的方法,在其规则排列的孔中沉积得到锌的纳米线;然后将其在高温下氧化,得到氧化锌的纳米线.利用X射线衍射谱、扫描电子显微镜等手段研究了它们的微结构性质,X射线衍射谱表明,用电化学沉积方法得到的锌和氧化锌纳米线均为多晶结构.     

AAO模板浸渍法制备Au纳米线

用模板浸渍法成功地在多孔阳极氧化铝(AAO)模板里制备了Au纳米线。在这种方法中,AAO模板的孔壁在HAuCl4里浸湿,取出后通过热处理形成Au纳米线。使用扫描电子显微镜和X射线对Au纳米线的微观形貌和结构进行了表征。扫描电镜图片表明在AAO孔中形成了直的并且表面粗糙的金纳米线,纳米线直径约50 nm。X射线衍射图表明,金纳米线具有面心立方(FCC)结构。最后,研究了Au纳米线的形成机理。     

模板合成法制备ZnO纳米线的研究

在草酸和硫酸电解液中分别制备了孔径为40 nm和20 nm左右的多孔氧化铝模板,用直流电化学沉积的方法,在模板孔洞内电解沉积Zn,对其进行高温下的氧化,可得到高度有序的ZnO纳米线.扫描电子显微镜观察显示,多晶的Zn纳米线均匀地填充到多孔氧化铝六角排布的孔洞里,直径与模板孔径相当.X射线衍射谱测量证实,制备的Zn纳米线和ZnO纳米线均为多晶结构,并且对比了模板孔径对纳米线结构的影响.测量了多孔氧化铝厚膜和Zn/Al2O3组装体的吸收光谱,发现其在红外波段的吸收系数有逐渐降低的趋势.     

电化学模板法制备多晶Ni纳米线有序阵列

采用两种简化的电化学模板(自制的多孔阳极氧化铝膜直接作为模板和铜箔复合的商品AAO模板)法制备了长度在微米级,直径为50和200 nm的Ni纳米线阵列.XRD及扫描电子显微镜(SEM)分析表明制备出的Ni纳米线具有面心立方结构且排列规则.上述两种简化的模板法工艺也可用于制备其他金属、合金等的有序纳米线阵列.     

阳极氧化法制备氧化铝纳米线

将Al片在较高的电压下进行阳极氧化,制备了氧化铝纳米线。其形成机制主要是多孔氧化铝膜生长的同时,其微结构单元阵列在薄膜应力作用下沿薄壁处破裂,从而生成了氧化铝纳米线。扫描电镜和透射电镜观测表明,所得产物结构外形基本一致,呈凹柱面正三棱柱形,表观直径约30～300nm,长度为几微米至数十微米。采用BET法对产物的比表面积进行测量,实验值为5.8×104m2/kg,接近于理论计算值6.2×104m2/kg。实验表明,这种氧化铝一维纳米结构材料对超小Ag和CdS纳米颗粒具有较强的吸附能力,对很难用传统的过滤和离心沉淀法去除的超小纳米颗粒(直径小于10nm)也能做到有效吸附,有望成为超级吸附与过滤材料。     

多重气固反应制备一维SiC纳米线

以硅片、石墨和SiO2粉末为原料,通过多重气同反应成功地制备出一维SiC纳米线.X射线衍射仪分析表明生成产物为立方结构的β-SiC.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察,该一维SiC纳米线的直径为30～50nm,长度可达几十甚至上百微米,为沿[111]方向生长的单晶β-SiC纳米线.根据多次对比实验的结果,由多重气固(VS)反应提出了该方法制备SiC纳米线的生长机理.     

多重气固反应制备一维SiC纳米线

以硅片、石墨和SiO2粉末为原料,通过多重气固反应成功地制备出一维SiC纳米线. X射线衍射仪分析表明生成产物为立方结构的β-SiC. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察,该一维SiC纳米线的直径为30~50nm,长度可达几十甚至上百微米,为沿［111］方向生长的单晶β-SiC纳米线. 根据多次对比实验的结果,由多重气固(VS)反应提出了该方法制备SiC纳米线的生长机理.     

自催化方式制备ZnO纳米线及光致发光特性

采用化学气相沉积法,不用催化剂,在Si(111)基片上制备了ZnO纳米线。扫描电子显微镜(SEM)表征发现ZnO纳米线的直径在100nm左右。X射线衍射(XRD)图谱上只存在ZnO的(002)衍射峰。室温下光致发光谱(PL)中出现了389nm和357nm的紫外峰以及五个蓝光峰(450,468,474,481和491nm)。389nm峰为自由激子复合发射357nm峰是在LO声子的参与下,自由载流子碰撞形成自由激子过程的发光行为;468nm峰系电子从氧空位形成的浅施主能级向价带跃迁发光;450nm峰系电子从导带向锌空位形成的浅受主能级跃迁发光;474,481和491nm峰是声子伴线。     

采用低温缓冲层技术在Si衬底上生长高质量Ge薄膜

采用低温缓冲层技术,在Si衬底上生长了质量优良的Ge薄膜。利用原子力显微镜（AFM）、双晶X射线衍射（XRD）和拉曼散射等研究了薄膜的晶体质量。结果表明,由于无法抑制三维岛状生长,低温Ge缓冲层的表面是起伏的。然而,Ge与Si间的压应变几乎完全弛豫。当缓冲层足够厚时,后续高温Ge外延层的生长能够使粗糙的表面变得平整。在...     

Growth and Characterization of GaN Nanowires for Hydrogen Sensors

We report on the growth and characterization of high-quality GaN nanowires for hydrogen sensors. We grew the GaN nanowires by catalytic chemical vapor deposition (CVD) using gold thin films as a catalyst on a Si wafer with an insulating SiO₂ layer. Structural characterization of the as-grown nanowires by several methods shows that the nanowires are single-crystal wurtzite GaN.␣Photoluminescence measurements under 325 nm excitation show a near-band-edge emission peak around ∼3.4 eV. The hydrogen sensors are fabricated by contacting the as-grown GaN nanowires by source and drain electrodes and coating them with a thin layer of Pd. Hydrogen sensing experiments using the fabricated devices show high sensitivity response (ppm detection limit at room temperature) and excellent recovery. This work opens up the possibility of using high-quality GaN nanowire networks for hydrogen sensing applications.     

硅缓冲层提高选区外延生长硅基锗薄膜质量

研究了Si缓冲层对选区外延Si基Ge薄膜的晶体质量的影响。利用超高真空化学气相沉积系统,结合低温Ge缓冲层和选区外延技术,通过插入Si缓冲层,在Si/SiO_2图形衬底上选择性外延生长Ge薄膜。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征了Ge薄膜的晶体质量和表面形貌。测试结果表明,选区外延Ge薄膜的晶体质量比无图形衬底外延得到薄膜的晶体质量要高;选区外延Ge薄膜前插入Si缓冲层得到Ge薄膜具有较低的XRD曲线半高宽以及表面粗糙度,位错密度低至5.9×10~5/cm^2,且薄膜经过高低温循环退火后,XRD曲线半高宽和位错密度进一步降低。通过插入Si缓冲层可提高选区外延Si基Ge薄膜的晶体质量,该技术有望应用于Si基光电集成。     

催化剂辅助化学气相沉积法制备准单晶ZnO纳米线

利用Au催化辅助化学气相沉积生长技术,在n-Si(111)衬底上制备了准单晶的ZnO纳米线.X射线衍射分析的结果表明, ZnO纳米线具有明显的沿(0001)方向定向生长的特征.扫描电子显微镜分析表明,ZnO纳米线的典型直径约为100 nm,长度为2～5 μm.讨论了Au催化辅助化学气相沉积生长技术制备ZnO纳米线的原理.     

多孔阳极氧化铝模板的制备

以多孔阳极氧化铝膜为模板制备纳米结构材料具有独特的优越性,得到了广泛的关注。介绍了多孔阳极氧化铝膜的形成机理、结构类型和在草酸溶液中制备多孔氧化铝模板的工艺。在本实验中,使用高纯铝片(99.99%)和0.3 mol/L浓度的草酸,利用电化学二次阳极氧化法制备出多孔阳极氧化铝模板,用SEM对其形貌进行了观测,得到的模板孔径在50～70 nm,孔间距约为100 nm。     

Graphite Coating of Iron Nanowires for Nanorobotic Applications: Synthesis,Characterization and Magnetic Wireless Manipulation

Wireless‐manipulated graphite coated nanomagnets are promising candidates for minimally invasive targeted drug delivery platforms. Iron nanowires coated with graphitic shells are synthesized by template‐assisted deposition. The use of porous aluminum oxide templates enables both the batch production of nanowires by electrodeposition and their subsequent conformal encapsulation in graphite using chemical vapor deposition (CVD). High quality graphitic shells are obtained when CVD conditions are optimized using acetylene as carbon feedstock at 740 °C. Interestingly, the iron nanowires transform into iron carbide during the CVD process leading to changes in magnetic properties. The graphite coated iron nanowires are precisely manipulated against a water flow (0.1 mm/s) using a magnetic field of 350 Oe and a gradient of 50 kOe m^?1 in a 5‐DOF magnetic manipulation system. Our approach opens new avenues for the design and synthesis of functional graphite coated nanowires that are promising for nanorobotics applications.