准一维氧化物半导体纳米材料的腐蚀辅助合成和物性研究

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a27155908
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准一维纳米材料具有奇异的物理和化学特性,在未来的纳米器件中具有重要的应用价值,是纳米材料科学研究的热点领域。准一维纳米材料的可控制备是构筑高性能纳米器件的基础。腐蚀技术在纳米材料和纳米结构的制备和器件微型化方面已经取得了可喜的进步,但寻求价格低廉、易于操作的腐蚀辅助方法可控地制备准一维纳米结构仍是一项具有挑战性的课题。本文以氧化锌,硅酸锌和氧化硅半导体材料为研究对象,旨在发展准一维纳米材料腐蚀辅助合成技术,探索结构与性能之间的关系,为发展新型纳米结构器件奠定基础。   发展了化学气相沉积方法,实现了硅的各向异性腐蚀技术与化学气相沉积方法的有机结合,成功地制备出硅基硅酸锌纳米线和硅基硅酸锌/氧化硅异质结纳米线,实现了纳米线在硅衬底上的集成;研究了硅基纳米线的形貌演化规律及其控制因素,从热力学和动力学两方面分析了纳米线的生长过程,在此基础上提出了诱导VS机制和催化剂合成硅基异质纳米线机制。硅基纳米线可望成为未来固态光源的单色或双色磷光体。   发展了水热择优腐蚀方法,实现了活性面扩展到内表面的多孔氧化锌纳米管的可控合成,探讨了多孔管的形貌演化规律及其形成影响因素;发现非平衡反应可以将复杂内禀缺陷引入氧化锌的晶格;揭示了氧化锌纳米管中的孔结构在室温光催化中具有独特的作用。多孔氧化锌纳米管可望成为一种新型的吸附和催化载体。   将水热择优腐蚀推广至室温,提出了室温原位化学腐蚀策略,实现了氧化锌纳米针尖/纳米管阵列的可控合成,探讨了阵列的形貌演化规律;发现这种合成策略具有普适性,不仅可以合成不同直径和不同尖端形貌氧化锌纳米针尖和纳米管阵列,而且可以使用不同的衬底材料;发现腐蚀介质吸附的曲率依赖性和氧化锌的择优生长是形成不同结构氧化锌纳米针尖/纳米管阵列的主要原因。氧化锌纳米针尖/纳米管阵列在纳米电子、光电、催化和传感等领域中具有重要应用。
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