【摘 要】
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一维半导体/金属异质结纳米材料由于具备双功能性,使其在发光、催化、生物标记、荧光探测等领域具有巨大的潜在应用价值,从而受到广泛的关注与重视。本论文聚焦一维半导体/金属多层异质结纳米材料,首次将CdSe半导体与磁性Co金属制备成一维异质结结构,采用模板法辅助电化学恒电位沉积进行制备CdSe/Co多层异质结纳米线,并进行有关光-磁双功能的探索。对CdSe/Co多层异质结纳米线开展形貌表征、成分表征以及
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一维半导体/金属异质结纳米材料由于具备双功能性,使其在发光、催化、生物标记、荧光探测等领域具有巨大的潜在应用价值,从而受到广泛的关注与重视。本论文聚焦一维半导体/金属多层异质结纳米材料,首次将CdSe半导体与磁性Co金属制备成一维异质结结构,采用模板法辅助电化学恒电位沉积进行制备CdSe/Co多层异质结纳米线,并进行有关光-磁双功能的探索。对CdSe/Co多层异质结纳米线开展形貌表征、成分表征以及结构表征,通过紫外-可见光、光致发光光谱以及拉曼光谱、振动样品磁强计来对合成的样品进行光学和磁性耦合性能表征研究,主要研究内容如下:1.在0.2mol/L CdSO4,1mmol/L SeO2,0.25mol/L Na2SO4以及0.15mol/L稀H2SO4的混合沉积液中,采用循环伏安法探索得知在-0.65V沉积电位下制备的Cd/Se原子比为1:1;在1mol/L Co SO4·7H2O,40g/L H3BO3的沉积液中,在-1.1V的沉积电位下可制备出高结晶质量的Co纳米线。对制备好的单组份CdSe及Co纳米线进行形貌、成分以及结构表征,发现纳米线沿着AAO模板孔壁生长,直径与模板孔径相当,高度长直有序且阵列排列。成分表征证明CdSe纳米线具有稳定的原子比例,且两种纳米线中没有任何杂质元素。结构表征说明CdSe纳米线具有立方闪锌矿相结构,沿<111>晶向优势生长;Co纳米线具有面心立方晶相及六方晶相结构,沿<110>/<220>晶向优势生长。2.采用双槽法将CdSe与Co纳米线进行迭代交替沉积,制备出CdSe/Co多层异质结纳米线。SEM表征说明异质结纳米线呈明暗交替生长,且分层明显;XRD表征异质结构发现,CdSe组分在多层纳米线中仍表现出立方闪锌矿相结构,Co组分表现出与单组份Co相同的共生长模式,沿<110>与<220>晶向优势生长。3.调节CdSe/Co纳米线中Co小片段的长短,通过紫外可见光、光致发光以及拉曼光谱对样品进行光学表征,来探索磁性金属Co的嵌入对半导体CdSe光学性能的影响。在异质结构中,小片段Co中的自由电子会主动参与CdSe纳米线中自由电子振荡,从而引发光学耦合效应,表现出与总长度一致的单组份CdSe纳米线相同的光学特性。与单组份CdSe纳米线的拉曼光谱不同的是,随着Co片段的增长,CdSe/Co纳米下的LO峰向低频率方向移动。4.在磁学表征中,调节CdSe片段在Co纳米线中嵌入的长度,当总长度相同时,小片段CdSe纳米线的嵌入不会影响总纳米线的矫顽力,说明此时CdSe的介入使两端较长的Co纳米线产生了磁学耦合,当CdSe片段增长时,Co纳米线表现出与单组份相同长度的Co一样的矫顽力,说明此时失去磁学耦合。
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