硅油表面鋁納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理及特性研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)的制備、表征與應(yīng)用是當(dāng)前納米科技的重要研究內(nèi)容。迄今為止，對生長在固相基底表面的納米結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)較為成熟，液相基底表面制備納米機(jī)構(gòu)則是一個(gè)較新的研究方向。由于液相基底獨(dú)特的性質(zhì):納米結(jié)構(gòu)與液相基底分子之間的切向相互作用力十分微弱;納米結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)較固相基底表面大;無晶格導(dǎo)致的各向同性。使得液相基底表面的納米結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的形成機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。迄今為止，此方向的研究方法尚不完善，還有諸多問題有待解決，例如:納米結(jié)構(gòu)的形成過

2、程及其微結(jié)構(gòu)演化的實(shí)時(shí)測量等。
　　本論文采用真空熱蒸發(fā)方法，在硅油表面制備了鋁(Al)納米結(jié)構(gòu)。將Al納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至固相基底表面后，利用原子力顯微鏡表征其形貌與微觀結(jié)構(gòu)，較為系統(tǒng)地研究了沉積名義厚度以及液相基底溫度對Al納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理、表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)等的影響。
　　研究結(jié)果顯示:硅油表面Al納米結(jié)構(gòu)的生長滿足“二階段生長模型”，其凝聚模式與金、銀等金屬不同，在硅油表面呈現(xiàn)二維凝聚。此二維凝聚模式為研究Al納米顆粒的

3、密度演化提供了方便。
　　實(shí)驗(yàn)表明:在相同的基底溫度下，隨著沉積名義厚度從0.02 nm增加到0.18nm，Al納米顆粒的直徑和高度的分布變化不大，分別處于30±10nm和2.5±1.2nm范圍內(nèi)，而覆蓋率則呈現(xiàn)出振蕩、非線性增加的趨勢，由20％逐漸增加到80％，說明此過程中，Al納米顆?？赡馨l(fā)生了“致密化”。
　　在相同沉積名義厚度下，通過調(diào)控基底溫度來研究不同基底溫度下Al納米結(jié)構(gòu)的生長與演化過程。隨著基底溫度從293

4、K增加到393 K，Al納米結(jié)構(gòu)逐漸由分枝狀的凝聚體轉(zhuǎn)變成分立的納米顆粒。納米顆粒的平均直徑由13nm增加到28 nm，平均高度由2.3 nm增加到7.6 nm，其形狀逐漸由扁平圓盤狀演化成橢球狀。其生長機(jī)理可由一個(gè)二維擴(kuò)散—合并模型來解釋。
　　全文各章節(jié)的內(nèi)容安排如下:
　　第一章:首先，介紹了各類納米結(jié)構(gòu)的制備方法、表征手段和應(yīng)用前景;然后，回顧了液相基底表面制備納米結(jié)構(gòu)的研究工作;最后，簡述本文的研究內(nèi)容和意義。

5、r>　　第二章:利用原子力顯微鏡，系統(tǒng)地研究了Al納米結(jié)構(gòu)的形貌與結(jié)構(gòu)隨沉積名義厚度的演化過程，并由覆蓋率的變化推斷Al納米結(jié)構(gòu)的密度演化。
　　第三章:通過改變液相基底的溫度，研究了不同溫度下Al納米結(jié)構(gòu)的演化過程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立了一個(gè)二維擴(kuò)散—合并模型，一定程度上解釋了Al納米顆粒的尺寸隨基底溫度升高而增加的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　第四章:利用動(dòng)力學(xué)標(biāo)度分析方法研究了Al納米結(jié)構(gòu)的表面粗糙平滑機(jī)制，并對其生長模式進(jìn)行了分析。