離子液體表面Au薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)機(jī)理研究.pdf

1、本文采用真空熱蒸發(fā)方法在離子液體表面成功制備了金薄膜系統(tǒng)，并深入系統(tǒng)地研究了此類(lèi)薄膜系統(tǒng)的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、表面粗糙機(jī)制及其生長(zhǎng)機(jī)理，得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
　　 (1)隨著薄膜名義厚度d的增加，沉積在離子液體表面的金薄膜呈現(xiàn)出不同的形貌特征。在d≤0.5nm時(shí)，樣品呈現(xiàn)分枝狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝聚體，其生長(zhǎng)過(guò)程滿足二階段生長(zhǎng)模型；在d＞0.5nm時(shí)，樣品呈現(xiàn)分枝狀凝聚體和緊致準(zhǔn)圓形凝聚體共存的形貌。對(duì)準(zhǔn)圓形凝聚體的研究發(fā)現(xiàn)：準(zhǔn)圓形凝聚

2、體的數(shù)密度N首先隨d的增加迅速減少，之后逐漸趨于飽和；隨著d的增加，準(zhǔn)圓形凝聚體的平均直徑Φm和總覆蓋率S均逐漸增加，并滿足e指數(shù)關(guān)系。我們認(rèn)為，準(zhǔn)圓形凝聚體的粗化機(jī)制主要有兩種：一種是俘獲沉積原子或原子團(tuán)簇；另一種則為準(zhǔn)圓形凝聚體之間的合并。此外，對(duì)分枝狀凝聚體的研究發(fā)現(xiàn)，分枝狀凝聚體的分枝寬度隨d的增加線性增長(zhǎng)，表明在沉積過(guò)程中組成分枝狀凝聚體的納米顆粒的擴(kuò)散能力發(fā)生了變化。
　　 (2)利用原子力顯微鏡(AFM)對(duì)金薄膜微

3、觀結(jié)構(gòu)的研究表明：分枝狀和準(zhǔn)圓形凝聚體均由尺寸在101nm量級(jí)的金屬原子顆粒組成，且顆粒尺寸幾乎不隨薄膜名義厚度d變化；分枝狀和準(zhǔn)圓形凝聚體的平均高度h1和h2以及二者的差值(h1-h2)均隨d的增加線性增加，表明分枝狀凝聚體和準(zhǔn)圓形凝聚體具有不同的生長(zhǎng)機(jī)制。通過(guò)測(cè)量和分析不同名義厚度下金薄膜表面的方均根粗糙度wrms和一維功率頻譜密度(1DPSD)，得到金薄膜的生長(zhǎng)指數(shù)β=0.33±0.05，粗糙指數(shù)α隨名義厚度d的增加，從α＜1變化

4、到α＞1。表明離子液體表面的金薄膜是以表面擴(kuò)散為主的有限生長(zhǎng)模式，隨著d的不斷增加，表面粗糙機(jī)制從沉積初期的平衡粗糙生長(zhǎng)機(jī)制演變成后期的不規(guī)則粗糙生長(zhǎng)機(jī)制。
　　 (3)透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射儀(XRD)分析表明沉積在離子液體表面的金薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，晶粒的平均尺寸約為3.7±0.1nm；且隨著薄膜名義厚度的增加結(jié)晶度有所提高。
　　 本文各章節(jié)主要內(nèi)容安排如下：
　　 第一章：簡(jiǎn)要介紹了薄膜生長(zhǎng)初期