基于AAO模板的金屬納米線(xiàn)的制備、表征及電學(xué)性能測(cè)試.pdf

1、一維金屬納米材料由于其良好的電子傳輸性能在微納電子器件中有著廣闊的應(yīng)用前景。如何實(shí)現(xiàn)這種材料的自由設(shè)計(jì)，并將其優(yōu)良的物理性質(zhì)應(yīng)用到器件中是納米材料研究的熱點(diǎn)和前沿。本文采用多孔氧化鋁模板(AAO)輔助的電沉積方法制備了Ni、Co、Cu以及Ni/Co、Ni/Cu、Ni/CdS異質(zhì)結(jié)納米線(xiàn)，并研究了AAO模板中金屬納米線(xiàn)的生長(zhǎng)機(jī)制、模板孔徑對(duì)金屬納米線(xiàn)的形貌和晶體結(jié)構(gòu)的影響、電沉積過(guò)程與納米線(xiàn)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，同時(shí)針對(duì)單根納米線(xiàn)的電學(xué)特性和

2、電負(fù)載失效行為進(jìn)行了原位在線(xiàn)測(cè)試和動(dòng)態(tài)表征。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　1.采用直流恒電位三電極體系在多孔氧化鋁模板中沉積了Ni、Co、Cu納米線(xiàn)。通過(guò)研究不同的沉積電位、電解液濃度和溫度下的電流-時(shí)間曲線(xiàn)圖，分析了AAO模板中金屬納米線(xiàn)的最佳電沉積參數(shù)；通過(guò)研究不同電解液溫度下的電化學(xué)行為探討了金屬納米線(xiàn)在AAO模板中的生長(zhǎng)機(jī)制，明確了隨著電解液溫度的升高，Ni納米線(xiàn)逐漸由管狀結(jié)構(gòu)向?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的生長(zhǎng)過(guò)程；通過(guò)采用不同孔徑的A

3、AO模板制備尺寸可控的Ni、Co、Cu納米線(xiàn)，并借助高分辨透射電子顯微鏡(TEM)分析了金屬納米線(xiàn)的形貌特征和晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了隨著模板孔徑變小，多晶金屬Ni、Co納米線(xiàn)向單晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。而多晶銅納米線(xiàn)并未向單晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，其原因在于銅的層錯(cuò)能較小(與鎳和鈷相比)，形成缺陷幾率較大，從而導(dǎo)致金屬銅在沉積時(shí)從多個(gè)方向生長(zhǎng)，形成多晶結(jié)構(gòu)。
　　2.通過(guò)兩步電沉積法分別制備了金屬/金屬(Ni/Co、Ni/Cu)和金屬/半導(dǎo)體(Ni/Cd

4、S)異質(zhì)結(jié)納米線(xiàn)，利用高分辨圖像和能量色散X射線(xiàn)譜(EDS)分析了其形貌、結(jié)構(gòu)和成分信息。結(jié)果表明，金屬/金屬異質(zhì)結(jié)的界面存在著金屬元素的軸向擴(kuò)散現(xiàn)象，而金屬/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的界面存在著金屬元素的徑向擴(kuò)散行為。
　　3.基于原位透射電子顯微學(xué)技術(shù)，采用STM-TEM納米單體測(cè)試系統(tǒng)對(duì)金屬納米線(xiàn)的電學(xué)特性進(jìn)行了在線(xiàn)表征。研究表明：?jiǎn)谓饘偌{米線(xiàn)的I-V曲線(xiàn)呈典型的線(xiàn)性伏安特性，而被氧化的單金屬納米線(xiàn)由于其與探針(電極)之間的非歐姆接觸致