基于PAA模板电沉积制备—维超结构纳米材料

作     者：汪晓允 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛方红

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：PAA模板 脉冲电化学沉积 纳米线阵列 多孔结构 超晶格 

摘      要：一维结构纳米材料因其独特的物理化学性质以及在众多领域,如在介观物理和纳米器件等,所显示出的潜在应用而受到普遍的重视。探索和发展制备一维纳米材料的有效方法是一维结构纳米材料研究领域的重要基础。研究表明,纳米材料的性能强烈依赖于材料微结构的形状和大小,因此探索开发对一维纳米材料的形貌、结构、大小和分布等可控的制备方法具有重要的研究意义。本文利用多孔氧化铝(PAA)为模板,采用电化学沉积的方法制备了具有多孔结构的In-Te纳米线阵列和超晶格结构的Bi/Sb纳米线阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对纳米线的形貌及结构进行了表征,使用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)等对纳米线的晶体结构和成分进行了表征,并使用四探针电阻仪测试分析了纳米线的电学性能。 采用二次阳极氧化法,在0.3M草酸电解液中,40V电压下制备了孔径为50nm左右的多孔阳极氧化铝模板。孔径大小均一,孔道笔直有序。 在室温下,以PAA为模板,采用脉冲电沉积方法成功制备出了铟-碲(In-Te)多孔纳米线阵列。对制备样品的形貌、结构、成分等进行了表征,分析结果表明该纳米线阵列直径大约为50nm,排列整齐,致密均一,表现出结晶良好的表面呈现多孔状的一维结构,孔径均匀。使用电化学工作站分析研究了纳米线阵列的电沉积生长机理。通过调整脉冲沉积时间,实现了对纳米线的孔结构的调控。Ⅰ-Ⅴ曲线表明,In-Te多孔纳米线阵列有很好的肖特基结性能。 利用PAA模板电化学沉积法制备了Bi/Sb超晶格纳米线。采用乙二醇和乙醇作为溶剂,所得纳米线表面光滑,致密连续。研究结果表明,Bi为非晶态,Sb为晶体结构。通过对脉冲沉积时间的调节,可以实现Bi/Sb超晶格纳米线的结构调控。Ⅰ-Ⅴ曲线分析结果表明,超晶格Bi(非晶)/Sb(晶体)纳米线阵列具有整流特性。分别在250℃和400℃下对纳米线阵列进行热处理,结果表明随着热处理温度升高,纳米线阵列的结晶性增强,且两种温度热处理后的纳米线阵列的I-V曲线基本重叠,并表现出更好的整流特性。