电场调控低熔点金属纳米线的熔化再结晶行为

作     者：康耀仁 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王学伟

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：AAO模板 电场 金属纳米线 熔化 结晶 

摘      要：随着纳米科技的飞速发展,纳电子器件以其高度集成化和存储量大的优点被广泛应用在各个领域。然而,作为连接纳电子器件功能元件的金属纳米线,在使用过程中因为所处环境温度使其发生熔化,有效地对金属纳米线在再结晶的过程中调控其形貌和结构的变化,从而延长纳电子器件的使用寿命,成为了人们关注的重心。本文以AAO模板限域的特点为前提,探究了电场对低熔点金属纳米线在熔化再结晶过程中的作用,为低熔点金属纳米线在纳电子器件中的应用提供了理论基础。主要的工作如下:首先,采用两步阳极氧化的方法制备出孔径均匀的AAO模板,使用电化学沉积的方法在AAO模板的孔道内制备出具有一维纳米结构的低熔点金属(铋,铅和铟)纳米线阵列,运用相应的表征方法对低熔点金属纳米线阵列在实验前后的形貌和结构进行表征分析;其次,探究了在外加不同电压条件下,低熔点金属(铋,铅以及铟)纳米线在高温熔化冷却再结晶过程中纳米线形貌和结构的变化。在外加电场的条件下对金属纳米线进行长时间的熔化再结晶行为,从表征分析结果得出:随着直流电压的升高,铋、铅和铟纳米线都会发生由长变短,直到最后变为细小的颗粒的现象;同时铋纳米线的(110)晶面与纳米线生长方向之间的夹角由最初的60°逐渐增大到90°,铅纳米线的(200)晶面和铟纳米线的(002)晶面与纳米线生长方向之间的夹角均由最初的60°,逐渐减小到一个小的角度,直到彼此互相平行;最后,分析了低熔点金属纳米线形貌和结构变化的原因:随着电压的升高,纳米线所受到的电场力逐渐增大,在电场力的作用下,晶面发生了定向移动,纳米线总是沿着最密排面逐渐发生断裂现象,最终断裂成为细小的金属纳米颗粒。这表明电场对于低熔点金属纳米线的熔化再结晶行为起着重要的作用。