铜/银核壳结构纳米线连接的分子动力学模拟研究

铜/银核壳结构纳米线可在保持优秀透光率和导电性的同时克服银纳米线的高成本及铜纳米线的易氧化问题,在生物、化学传感等柔性光电器件领域应用前景十分广阔。然而,铜/银核壳结构纳米线的纳米焊接工艺仍处于探讨阶段,探寻焊接成型过程中不同焊接参数下纳米线结构的稳定性、结构演变过程及接头的力学性能是实现其制备应用的一个关键问题。本文通过分子动力学模拟方法,更好地把铜/银核壳结构纳米线焊接的微观过程展现出来,并讨论了通过分子动力学模拟来探究铜/银核壳结构纳米线焊接最佳工艺参数的方法。

水下高压抗润湿V型槽分级铜纳米线簇超疏水表面的减阻研究

针对水下减阻超疏水表面气层稳定性差的问题,提出了在金属铜基底上使用两步电化学沉积法,制备了一种具有V型槽结构、区室化簇状结构和微纳分级结构的铜纳米线超疏水表面,进行了水下高压气层稳定性测试和减阻测试。结果表明,该表面最高可在0.45 MPa水压下维持76%的未润湿区域。同时,该表面在平板流变仪层流减阻测试中可取得高达56%的减阻率,具有优异的减阻性能。V型槽分级铜纳米线簇超疏水表面兼具水下高压气层稳定性和减阻效果,可应用到实际船舶航行领域,为解决超疏水表面减阻应用的瓶颈问题提供方案。

铜纳米线阵列显微结构的表征和控制

采用多孔氧化铝(AAO)模板脉冲电沉积法制备了强辐射源用铜纳米线阵列材料,并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对其进行了结构表征。结果表明电沉积的峰值电流强度和辅助阴极可以影响铜纳米线的表面质量、长度分布均匀性和微区长度起伏。减小峰值电流强度,可以明显改善单根铜纳米线的表面质量,但是对铜纳米线阵列长度分布均匀性和微区长度起伏影响程度有限。添加辅助阴极,不仅可以改善单根铜纳米线的表面质量,还可以显著提高铜纳米线阵列长度分布均匀性,并改善其微区长度起伏情况。

核壳结构银纳米线的合成及神经形态网络特性

银纳米线由于具有独特的核壳结构,被用于构建神经形态纳米线网络。以经典多元醇法为模板,设计正交实验合成了一系列核壳结构银纳米线,分析了反应温度、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的相对分子量、PVP用量和卤离子含量等因素对银纳米线长度、直径及核壳结构微观特征的具体影响。结果表明,相对分子质量高的PVP更适合制备具有AgNWs-Ag核壳结构的银纳米线;由银纳米线组成的神经形态纳米线网络表现出类似人工突触行为的忆阻响应曲线,其神经形态特性受银纳米线核壳结构微观特征影响,并表现出明显的湿度依赖特性。

ZnO/CuO核壳结构纳米线光致发光性能与CuO壳层厚度的关系(英文)

通过分别生长核层与壳层制备出了ZnO/CuO核壳结构的纳米线。形貌和结构分析表明,ZnO核为单晶纳米线而CuO则以多晶形式覆盖在核层表面上。光致发光(PL)研究表明,ZnO纳米线PL强度随CuO壳层厚度的变化而变化。当壳层比较薄时ZnO的PL强度增大,这主要是由于CuO壳层对ZnO核层的修饰减少了表面态,而当壳层厚度增加到一定程度时,ZnO的PL强度不再变化,这主要是由于在核壳结构中形成了type-I型结构的原因。我们对这一现象做了详细的讨论。

模板法合成金银核壳纳米线及电化学表征

采用氧化铝模板由交流电沉积制备纯银纳米线.然后借助化学还原法,在已制备好的银线表面包裹不同厚度的金壳层,得到具有核壳结构的AgcoreAushell复合纳米线.电子显微镜(SEM,TEM)显示该复合结构纳米线表面形貌与加入的金盐量有关,而且包裹层较薄的复合纳米线表面存在大量的孔洞.循环伏安测试表明,具有孔洞效应的复合纳米线经多次循环扫描后即可过渡到无孔洞效应的表面.以对巯基苯胺(PATP)作为探针分子的表面增强拉曼光谱,可用于表征纳米材料的表面结构.

核壳结构SiC/SiO_2 纳米线的低温合成与表征

以酚醛树脂(PF)作为碳源,纳米SiO2为硅源,在1300℃氩气气氛下通过碳热还原反应,制备出具有核壳结构的SiC/SiO2纳米线。采用X射线分析衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明;SiC/SiO2纳米线长可达数毫米,单根SiC/SiO2纳米线由直径30 nm的β-SiC晶体为内核和厚度约12 nm的无定形SiO2壳层组成;室温下SiC/SiO2纳米线的PL发光峰与β-SiC单晶的发光特征峰相比有蓝移。最后,讨论了核壳结构SiC/SiO2纳米线的生成机制。

ZnO/ZnSe核/壳纳米线结构的制备

ZnO和ZnSe都是重要的宽带隙Ⅱ-VI族半导体材料。一维ZnO和ZnSe纳米材料是目前半导体一维纳米材料研究领域的热点,又由于二者之间的能带差,如果构成异质结构将会使材料的电子传输特性发生改变,因而可以应用于光电等领域。本文用气相传输法制备了ZnO纳米线,然后用异丙基硒对样品进行处理,并对样品进行了SEM、TEM和HFTEM的表征,结果表明我们已经成功制备出了ZnO/ZnSe核/壳纳米线异质结构。

核/壳结构Fe/FeS_2纳米线结构与磁性能

利用电沉积及热硫化法制备了核/壳结构Fe/FeS2纳米线,研究了硫化过程对纳米线体系磁特性的影响。试验中,通过直流电沉积方法,可以在纳米孔洞高度有序排布的阳极氧化铝模板中制备Fe纳米线,之后部分溶去模板,再经450℃硫化处理,Fe纳米线表面可形成"毛刷"绒状物FeS2,从而形成核/壳结构Fe/FeS2纳米线。结果表明,随着高温硫化处理,Fe纳米线直径略有减小,且择优取向发生变化,并引起复合纳米线饱和磁化强度及矫顽力增强,主要认为是由于核/壳复合结构的形成引起纳米线体系静磁耦合作用降低所致。

ZnO/GaN核/壳异质结纳米线能带结构和电荷分离的理论研究

采用密度泛函第一性原理的方法计算了GaN纳米线、ZnO纳米线及其核/壳纳米线结构的能带结构,价带顶(VBM)和导带底(CBM)的电荷分布。计算表明本征GaN和ZnO纳米线材料VBM和CBM所对应电荷分布较为分散,且与直径关系不大,形成不了Ⅱ型半导体电荷分离效应。GaN和ZnO组成的核/壳纳米线均保持本征GaN和ZnO纳米线的直接带隙性质。在ZnO包裹GaN的核壳纳米线结构中,不同比例的ZnO和GaN之间电荷转移均不明显,VBM和CBM电荷分布基本都是由壳层的ZnO的O原子占据,难于实现VBM和CBM电荷空间分离。在GaN包裹ZnO的核壳纳米线结构中,VBM电荷和CBM电荷分布分别主要由壳层的N原子占据和核层的O原子占据,同时ZnO和GaN之间的电荷转移量相对较大,容易形成较大的核壳内置电场,有利于促进空间电荷分离,并且随着ZnO的比例增加电荷转移量也相应增加,能有效的促进电荷分离有利于制备成Ⅱ型半导体。

GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线的生长研究

GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线是制作金属-半导体-金属(MSM)型高速光电探测器最简洁有效的光电材料之一。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备,在GaAs(111)B衬底上开展了GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线的生长研究,用场发射扫描电子显微镜(SEM)和微区光荧光谱仪(PL)对制备的GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线样品进行了测试分析。采用已优化的GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线的生长工艺参数,主要研究了AlGaAs壳材料的生长机制,获得了高质量的AlGaAs壳材料,AlGaAs壳材料生长速率约为50 nm/min,Al的原子数分数为14%。这些结果为将来多异质结构纳米线的生长和光电探测器的制备奠定了基础。

芯-壳结构/GaAs-AlGaAs纳米线中AlGaAs壳材料均匀性研究

Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米线材料被认为是高速光电探测器最有前途的材料之一。采用金属有机化学气相沉积法在GaAs(111)B衬底上生长芯-壳结构/GaAs-AlGaAs纳米线材料,GaAs芯材料的生长机制为气相-液相-固相,而AlGaAs壳材料的生长机制为气相-固相。采用场发射扫描电子显微镜和微区光荧光谱仪等测试分析手段研究了AlGaAs壳材料横向、轴向和生长方向的均匀性,探讨了生长机制对均匀性的影响。在此基础上获得了组分均匀的高晶体质量的AlGaAs壳材料,其Al组分为0.14。

微结构对单根Ni/NiO核壳纳米线器件阻变性能的影响

通过化学还原和热处理的方法制备出了具有核壳结构的Ni/NiO纳米线,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、热重分析等手段对不同退火温度下的样品进行了结构表征和分析,分析了样品微结构对单根Ni/NiO纳米线器件阻变性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,Ni/NiO纳米线表面逐渐光滑,NiO薄膜层结晶度提高,NiO平均粒径逐渐增大,氧化层也逐渐变厚。I-V测试曲线表明,在300℃退火条件下,单根Ni/NiO纳米线器件展现出优异的阻变性能,开关比大,开关阈值电压小;但随着温度的升高,单根Ni/NiO纳米线器件阻变性能明显下降,其原因可能是因为退火温度的进一步升高导致了NiO薄膜层厚度的增加并提高了薄膜的结晶质量阻碍了导电细丝在NiO层内的产生造成的,只有在适当温度处理下出现的微结构才能使Ni/NiO纳米线器件具有最优化的阻变性能。

Sn@MnOX核壳结构微/纳米线的合成和结构表征

本文合成了一种新型结构的微/纳米线。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线谱(EDS)对所合成微/纳米线的形态、组成和微观结构进行研究。结果显示β-Sn微/纳米线作为"核",超薄非晶态MnOX纳米片作为"壳"层,完全把β-Sn包裹住,形成Sn@MnOX微/纳米线异质结构。

MOCVD自催化法在Si(100)衬底上生长InP/InGaAs核壳结构纳米线

采用自催化法,利用金属有机化学气相沉积技术,在Si(100)衬底上成功制备了InP/InGaAs核壳结构纳米线。通过扫描电子显微镜观察纳米线形貌,在核壳结构纳米线的顶端催化剂转化成了颗粒状晶体。利用X射线衍射和透射电子显微镜研究了InP纳米线上生长InGaAs外壳的过程,并应用X射线能量色散能谱仪对纳米线顶端进行了轴向和径向的线扫描,得到了纳米线上元素组分分布。催化剂的转化发生在制备InGaAs壳之前的升温过程中,且形成的晶体中含有合金成分。InGaAs壳的组分调整可以通过改变生长过程中生长源气体的流量来实现。

碳纳米管／无机半导体核／壳结构纳米线的研究进展

概括了碳纳米管（CNTs）作为一维纳米结构构筑模板的优势，重点评述了在以CNTs为模板制备CdS@CNTs核壳异质结构纳米线方面的研究进展，通过代表性的研究工作介绍了以CNTs为模板制备多种CNTs／无机半导体核壳异质结构纳米线的新成果，并对相关研究领域目前存在的关键问题进行了归纳与点评。

B_4C/B_6O核-壳结构五次孪晶纳米线

核壳结构纳米线是一类具有可调控物理特性的一维纳米材料。本文报道一种具有B4C核心,B6O壳层的五次孪晶纳米线。B4C和B6O同属于α菱方富硼化合物,二者的点阵参数相近。对单根纳米线的电子衍射、高分辨电子显微学分析,确定了纳米线的五次循环孪晶结构,纳米线芯部成分为B4C,表面具有B6O外延层。明场形貌像及能量过滤像分析表明该纳米线具有非对称截面形貌。通过系列温度合成实验可以预见,进一步调节原料配比、合成温度等因素,可大规模合成具有B4C/B6O核壳结构的五次循环孪晶纳米线,这将有助于进一步研究和应用α菱方硼化物纳米线的高温热电特性。

O_2在Ta-Fe共掺杂的Pd基核壳结构纳米线催化剂上的吸附和解离

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了O2在Ta-Fe共掺杂的Pd基核壳结构纳米线催化剂(简写为Ta3Fe1@Pd20)上的吸附和解离。研究结果表明,O2的解离势垒只有0.43e V,很容易在Ta3Fe1@Pd20上解离。

Cu五边形核壳纳米线弛豫结构的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了四种不同尺寸的Cu五边形核壳纳米线的结构和稳定性。结果表明,纳米线在优化过程中出现"倒棱"现象和"褶皱"现象,尺寸较大的纳米线更容易合成且更稳定。

基于SPR的铜纳米线/金属膜复合结构的研究

分别采用LPR-SC-MS/TE法制备一种亚波长结构金属薄膜:铜纳米线/金属膜复合结构。在这种复合结构中,铜纳米线平行镶嵌于金属膜中。利用光学显微镜和紫外分光光度计分别对复合结构膜的形貌及光学吸收特性进行研究发现:采用LPR-SC-MS/TE法制备的铜纳米线/金属复合结构膜中仅同质的铜纳米线/铜膜复合结构在656 nm波长处出现一个明显的SPR共振吸收峰,而异质的复合结构在可见光范围内未出现SPR共振吸收峰。