微纳米加工技术在纳米物理与器件研究中的应用

物质在纳米尺度下可能呈现出与体材料不同的物理特件，这正是纳米科技发展的基础之一。要想探索在纳米尺度下材料物埋性质的变化规律及可能的应用领域，离不开相应的技术手段，微纳米加工技术作为当今高技术发展的重要技术领域之一，是实现功能人工纳米结构与器件微纳米化的基础。本文根据几个不同的应用领域，介绍了微纳米加工技术在纳米物理与器件研究领域的应用。     

微纳米加工技术及其应用综述

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征，纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构与器件，实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加上技术，文章对微纳米加上技术做了一个综合的介绍，简要说明了微纳米加工技术与传统加工技术的区别，在微纳米加工技术的应用方面提出了一些合理选择加工技术的原则，并对当前微纳米加工技术面临的挑战和今后发展的趋势作了预测。     

尿样中核基质蛋白22的免疫电化学生物传感器研制

将(4,4',4',4')四羧基酞菁钴(CoTcPc)和HRP标记核基质蛋白22抗体(HRP-Ab-NMP22)一起固定在Au电极表面,构建了一种快速测定膀胱肿瘤患者尿液中NMP22抗原含量的安培免疫传感器(HRP-Ab-NMP22/Fe3O4/CoPc CME).实验表明:该传感器对NMP22抗原具有良好的电化学响应,HRP对H2O2电催化氧化电流I0降低,△I0与NMP22浓度在1.0～150ng·mL-1成线性关系,检测限则为0.5ng·mL-1.该传感器基于一次性竞争性免疫反应,较Elisa法提高了检测速度,有望用于膀胱肿瘤的迅速诊断.     

纳米累托石-TiO2光催化剂的制备及表征

以TiCl4和累托石为主要原料，制备出纳米累托石-TiO2粉末，并用X-衍射、透射电镜等对其进行表征．结果表明：纳米累托石-TiO2粉末平均直径为17．5nm当焙烧温度从500℃升至800℃时，累托石-TiO2粉末的比表面积从65．7m^2／g下降至3．3m^2／g，单位质量吸附剂的孔体积从0．1430cm。／u降到0．0213cm^3／g；当焙烧温度从300℃上升至500℃时，孔径变化不大，属中孔范围；当焙烧温度升至800℃时，一些孔道出现坍塌，不利于纳米累托石-TiO2粉末的光催化活性．     

排列形状及阵列数目对纳米导线阵列场发射性能的影响

为了进一步研究纳米导线阵列的排列形状以及阵列数目对其场发射行为的影响，利用镜像悬浮球模型对正方形以及六边形排列的纳米导线阵列的场发射行为进行计算与模拟，近似的得到纳米导线阵列的场发射增强因子满足如下的变化趋势：β=h/ρ(1/1+W)+1/2(1/1+W)²+3,其中h为纳米导线的高度，ρ为纳米导线的半径，W是以R为自变量的函数，R为纳米导线阵列的间距.结果显示纳米导线阵列的排列形状对其场发射性能的影响较小，而阵列间距则是影响场发射性能的关键因素：当R<R₀时，场发射增强因子随着阵列间距的减小而急剧减小；当R>R₀时，场发射增强因子基本不变，其中R₀为导线阵列场发射的最佳间距.进一步研究表明改变纳米导线阵列的数目基本不会改变阵列的场发射性能随间距的变化趋势，但是随着阵列数目的增加，R₀会有一定程度的减小，场发射增强因子也会降低. 关键词： 纳米导线 场发射 增强因子 阵列数目     

SHS等离子喷涂制备FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合涂层的研究

利用SHS等离子喷涂技术,将经过机械团聚法制备的Fe2O3-Al复合粉体送入等离子焰流,沉积出厚度约为400 μm的复合涂层.利用XRD,SEM 和TEM等检测手段对涂层的成分和组织进行了分析,测定了涂层的显微硬度、断裂韧性以及耐磨性.结果表明涂层为具有纳米结构的FeAl2O4-Al2O3-Fe纳米复合组织;涂层的显微硬度为HV100g870;断裂韧性是普通Al2O3涂层的2倍;无润滑磨损的耐磨性是普通Al2O3涂层的2.5倍.     

纳米晶复合Pr2Fe14B/α-Fe永磁材料磁性的研究

采用熔体快淬的方法制备Pr₂Fe₁₄B/α-Fe纳米晶复合永磁材料.使用振动样品磁强计(VSM)测量样品的室温磁性能.实验合金成分为(Pr_xFe_94.3-xB_5.7)_0.99Zr₁(其中x＝8.2，8.6，9.0，9.4，9.8，10.2，10.6，11.0，11.4(原子分数，%)).系统地研究了辊速及合金成分对快淬带磁性能的影响，当Pr原子分数由8. 关键词： 纳米复合永磁材料 熔体快淬 2Fe₁₄B/α-Fe')" href="#">Pr₂Fe₁₄B/α-Fe 磁性     

含有五边形—七边形缺陷的单壁纳米碳管的输运性质研究

运用第一性原理的密度泛函理论结合非平衡格林函数研究了含有五边形—七边形拓扑缺陷的纳米碳管异质结的输运性质.结果发现：拓扑缺陷对碳管的输运性质有很大影响；另外，不同类型的碳管形成的异质结的输运性质也有明显的差异. 关键词： 纳米碳管 输运性质 异质结 透射系数     

TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同Al2O3调制层厚度的TiN/Al2O3纳米多层膜.利用X射线能量色散谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的成分、微结构和力学性能.研究结果表明,在TiN/Al2O3纳米多层膜中,单层膜时以非晶态存在的Al2O3层在厚度小于1.5 nm时因TiN晶体层的模板效应而晶化,并与TiN层形成共格外延生长,相应地,多层膜产生硬度明显升高的超硬效应,最高硬度可达37.9 GPa.进一步增加多层膜中Al2O3调制层的层厚度,Al2O3层逐渐形成非晶结构并破坏了多层膜的共格外延生长,使得多层膜的硬度逐步降低.     

纳米晶ZrO2:Er3+-Yb3+的制备及其室温上转换发射

用化学共沉淀法制备了ZrO₂:Er³⁺-Yb³⁺纳米晶粉体，所制备的纳米晶粉体具有较强的室温上转换发射和红外发射.研究了样品的晶体结构和上转换发光性质随着Yb³⁺掺杂浓度和煅烧温度的变化关系.通过X射线衍射谱分析发现，经800℃煅烧2h后得到的ZrO₂:Er³⁺-Yb³⁺纳米晶是四方相和单斜相的混合结构，经950℃煅烧2h后得到的样品以单斜相为主，随着Y