单根纳米线电极的制备与表征

对多元醇法合成银纳米线的反应条件进行优化,合成了长度为30μm左右、直径约为200 nm的银纳米线。通过简单的靠取法在碳纤维电极表面靠取单根银纳米线以制备纳米电极,并对其形貌、电化学性能和单细胞插入能力进行表征。结果表明,其具有合适的尺寸、优异的电化学性能和良好的机械性能,不仅促进了纳米电极的发展,还为单细胞分析提供了一种极具潜力的纳米工具。

单根聚苯胺纳米线导电性的研究

纳米线(管)的模板合成和导电原子力显微镜(C鄄AFM)结合是一种近期发展起来研究单根一维纳米结构及阵列导电性的有效方法.本文利用C鄄AFM测量了阳极氧化铝(AAO)模板电化学合成制备的单根聚苯胺纳米线的电导率,研究了直径、氧化还原态对单根聚苯胺纳米线电导率的影响.从I-V曲线可以看到,其导电性质与半导体类似,但又不同于半导体.尚未观察到反向击穿现象,可能原因是,在一定的反向偏压下的离子脱嵌使得它由部分氧化态(导电态)转变为还原态(绝缘态);电导率随纳米线直径减小而线性地增加;以ClO-4离子掺杂的氧化态和还原态比部分氧化态的电导率低二个数量级.

单根一维TiO_2纳米线的电子输运性能

采用电化学诱导溶胶-凝胶法,在多孔氧化铝模板(AAO)的纳米孔道内制备了直径分别为60和20nm的锐钛矿型TiO2纳米线阵列.利用原子力显微镜(AFM)技术,在半接触模式下得到了TiO2纳米线的形貌像,在接触模式下测量了单根TiO2纳米线的I-V曲线.TiO2纳米线的电子输运性能表现为半导体的性质.TiO2纳米线的导通电压值明显小于TiO2块体,并且随着TiO2纳米线直径的减小,导通电压值增大.

温度对单根氧化锌纳米线真空传感器的影响

通过化学气相沉积方法(CVD)制备了ZnO纳米线,并且利用微栅电极法制备了单根ZnO纳米线真空传感器.ZnO纳米线的电阻率随真空度的提高而降低,在p=10 Pa时,室温情况下的电阻约为高温情况下(T=325℃)的1000倍.而在p=1×105Pa时,室温情况的电阻是高温情况下的10倍.这种巨大变化主要是由于真空度迅速的升高,吸附在纳米线的表面的氧负离子进行了脱附的作用之后,使得耗尽层厚度降低,纳米线内部可参与导电的电子数增多,此时温度对纳米线的影响作用才会很大,导致纳米线电阻率迅速降低.

单根SnO2纳米线器件的电输运性能及其机理研究

为探究常态环境下氧空位对单根SnO_2纳米线电输运性能的影响,采用化学气相沉积法合成了SnO_2纳米线,通过光刻微加工技术构筑了Au/单根SnO_2纳米线/Au二端纳米器件.将单根SnO_2纳米器件进行氢化处理,测试其在空气与真空中的伏安特性曲线,发现单根SnO_2纳米线在空气和真空环境中呈现异常不同的电输运特性:在空气中,加偏压注入电子会使通过纳米器件的电流减小,Au电极与SnO_2纳米线之间的接触势垒增大;抽真空后,在偏压的影响下,通过纳米器件的电流增大,Au/SnO_2交界面的接触方式由肖特基接触转变成欧姆接触.实验分析表明,影响单根SnO_2纳米线电输运特性行为的因素与纳米线表面的氧原子吸附与脱吸附所引起的氧空位浓度的变化有关.为进一步分析氧空位浓度变化的作用,利用第一性原理计算方法计算了氧空位浓度对SnO_2纳米线电输运性能的影响,通过分析体系的能带结构、态密度及Au/SnO_2接触界面的I-V曲线和透射谱,发现随着氧空位浓度的增大,SnO_2纳米线的带隙变小.同时,氧空位缺陷使Au/SnO_2接触界面处电子透射率增大,体系电输运能力变强.该研究结果将为集成纳米功能器件的设计提供一种新思路.

单根铜纳米线在超高悬空微动电极上的微滴定介电泳装配研究

研究单纳米线拉伸动态特性及原子链拉伸的制造,掌握其在拉伸状态下的动态特性变化和单原子链状态下的特殊性质以向原子器件制造方向发展,是目前纳米科学的前沿研究课题之一.但目前没有一套有效的方案来实现将单根纳米线置于可拉伸的微动机构上进行拉伸,制约了该方向的发展.本文借助微电子机械系统(MEMS)技术制造的纳米线拉伸特殊微动机构芯片进行研究,并针对特殊微动芯片悬空电极极度超高且亲水性好,而无法依靠常规介电泳工艺实现纳米线装配的特殊难题,使用了六甲基二硅氮烷进行了疏水处理的方式解决.同时研制出了特殊的微滴定介电泳实验平台与技术工艺,实现单根纳米线在极超高微电极上的有效精确装配,为最终实现纳米线的拉伸及原子链拉伸制造研究迈出最关键的一步.为了指导微滴定介电泳装配单根纳米线的实验,利用有限元方法对微滴定介电泳进行了仿真计算与分析.

单根Cu纳米线的制备与原位电学性质

金属纳米线是未来纳米电子器件中的重要组成部分,因此研究单根金属纳米线的电学性质具有重要的意义。相对于单根纳米线电学性质的移位测量,原位测量精确度更高,结果更可靠。目前,国际上用于原位电学性质测量的单根纳米线的最小直径为80 nm,更小直径的纳米线很难在纳米孔道中生长,其电化学生长动力学过程还不清楚,电阻率数据缺失。本文在单个蚀刻离子径迹孔道中利用电化学沉积技术成功生长了单根Cu纳米线,其直径仅为64 nm,为目前同方法最细。在此基础上,首次测量了该纳米线的电输运性质并获得了其电阻率数值。研究结果表明,利用电导法可以监测模板中单个孔道的形成和扩孔的动力学过程以及最终的孔径大小。电化学沉积时,沉积电流与沉积时间曲线清晰地揭示了纳米线的沉积动力学过程。Ⅰ-Ⅴ曲线研究显示Cu纳米线具有典型的金属特性。其电阻率为3.46μ?·cm,约是Cu块体材料电阻率的两倍。电阻率增大可能与电子在晶界和表面处的散射有关。