双联碳膜解决纳米晶体在TEM中碳污染的研究

在透射电子显微镜(TEM)中,电子束会引起碳污染,为了研究纳米晶体在TEM表征过程中碳污染问题的解决方案,选取油胺中合成的Au2Bi纳米晶体,分别用超薄碳膜和超薄双联碳膜制备样品,并用TEM进行表征。研究结果表明,利用超薄双联碳膜制备样品,明显降低了纳米晶体的碳污染现象,大大提高了电子显微镜图像的质量。同时,从碳污染形成的原理方面,分析了超薄双联碳膜能够缓解碳污染产生的原因,是因为两层碳膜将样品固定在一起,可以有效阻止有机配体的扩散。这种有效且简便的方法有助于TEM研究受配体诱导污染的纳米晶体材料。

弯曲应变下单根GaAs纳米线的电学性能的原位透射电子显微镜研究

在透射电子显微镜下,对单根GaAs纳米线实施了原位弯曲变形并获得了其弯曲变形下的电输运性能特性。本研究中,利用扫描透射探针系统和电子束诱导碳沉积技术,选取了单根GaAs纳米线并将纳米线两端与两根钨针尖连接固定。控制可移动的钨针尖,使GaAs纳米线发生弯曲变形同时获得相应的电流-电压曲线。有限元分析表明当纳米线的两端都固定时,纳米线同时承受了压缩应变和拉伸应变,其中压缩应变分布更为广泛。随着变形增加,GaAs纳米线的电导率增加了55%,这可能归因于弯曲变形下压缩与拉伸应变对GaAs纳米线能带结构的共同作用。

Ag掺杂对Ge2 Sb2 Te5结晶行为的影响

通过磁控溅射仪制备了Ge2Sb2Te5(GST)和Ag10.6(GST)89.4薄膜,利用X射线衍射(XRD)、电阻-温度(RT)测试、透射电子显微学以及径向分布函数(RDF)等方法对比研究了GST和Ag10.6(GST)89.4的结晶过程和微观结构及其演化的差异。发现掺Ag的薄膜非晶态、晶态电阻均比GST更高,而且结晶过程只有非晶相到面心立方相(fcc)的转变,没有出现GST的非晶到fcc再到六方相(hcp)的过程,XRD分析进一步证实了这一结果。同时,透射电镜原位加热实验证实了在300℃时,Ag10.6(GST)89.4仍然保持着fcc结构,而GST中已经出现了hcp相。通过统计230℃下时效处理的晶态薄膜的晶粒尺寸,发现Ag10.6(GST)89.4的平均晶粒尺寸小于Ge2Sb2Te5薄膜的,这可能是造成其晶态电阻高于GST的主要原因。

电触发二氧化钒纳米线发生金属-绝缘体转变的机理

二氧化钒(VO_2)是一种强关联相变材料,在341 K下发生金属-绝缘体转变.尽管对于VO_2相变的物理机理进行了大量研究,但科学家仍未形成统一认识.与热致VO_2相变相比,电触发VO_2相变应用前景更为广阔,但其机理也更为复杂.本文利用原位通电杆和超快相机技术,在透射电镜下原位观察了单晶VO_2纳米线通电时的相转变过程,记录了相变过程中对应的电压-电流值,并在毫秒尺度下捕捉到了VO_2的过渡相态.发现VO_2电致相变并非由焦耳热引起,推断其机理是载流子注入.同时观察到电子结构相变和晶体结构相变存在解耦现象,进一步支持了上述推断.将VO_2纳米线两端施加非接触式电场,观察到VO_2纳米线在电场中的极化偏移,而未观察到相变发生,该现象同样支持相变的载流子注入机理.研究表明VO_2的金属-绝缘体转变遵循电子-电子关联机理,即根据电子关联的Mott转变进行.

透射电镜电学测试样品杆与扫描电镜联合系统的搭建

透射电子显微镜电学测试样品杆是用于透射电子显微镜中测试样品外场加载下电学性能的专用仪器。本文介绍通过对法兰及其它对接接口的系列设计,使该系统可应用于扫描电子显微镜中。该系列设计改造,能够大大拓展该电学测试系统的应用范围。以单根Si纳米线为例,在扫描电子显微镜中利用该电学测试系统实现Si纳米线弯曲变形下电输运性能的研究。

应变加载下Si纳米线电输运性能的原位电子显微学研究

半导体纳米材料超大的弹性极限使其物理性能具有很宽的调谐范围,被认为是应变工程理想的研究材料,引起了人们广泛的关注.本研究中,利用聚焦离子束技术从p型Si的单晶薄膜上切割出?100?取向的单根纳米线,在透射电子显微镜中利用纳米操控系统对其加载弯曲形变,同时实时监测其电流-电压曲线的变化,研究弯曲应变对其电学性能的影响.结果表明,随着应变的增大,纳米线输运性能明显增强,当应变接近2%时,输运性能随应变的提升接近饱和;当应变达到3%以后,输运性能有时会略微下降,这可能由塑形事件导致的.本实验结果可能会对Si应变工程起到重要的参考意义.

Sb_(2)Se_(3)单晶中的各向异性锂离子迁移和电化学-力学耦合

高能量密度的锂离子电池先进电极材料的开发,依赖于对材料在电池循环中的运行和失效机制的理解.本文使用原位高分辨TEM技术跟踪了Sb_(2)Se_(3)单晶锂化/脱锂过程中的相变,并揭示了反应界面处的电化学-力学耦合.这种电化学-力学耦合效应对锂化动力学具有复杂的相互作用,并在反应前端引起各种类型的缺陷,包括位错对、反相边界和裂纹.另一方面,形成的裂缝和相关缺陷为锂离子的快速扩散开辟了道路,并在扭曲的反应前沿引发高度各向异性的锂化,从而在无定形Li_(x)Sb_(2)Se_(3)中形成可能“失效”的Sb_(2)Se_(3)畴.我们对Sb_(2)Se_(3)电化学过程机理的详细研究有助于更合理地设计和制备高容量电极材料.