ZnO納米線操控的關(guān)鍵工藝及其傳感應(yīng)用研究.pdf

1、隨著納米科技的迅速發(fā)展，各種新型納米材料不斷出現(xiàn)，以納米材料為功能單元的納米器件，也相繼問世。目前，納米材料性能測試和納米器件制備大多直接借助諸如半導(dǎo)體測量儀以及原子力顯微鏡等表征儀器進行，功能不完善；研究開發(fā)實施納米材料機電性能測試、制備納米器件的操控工藝與裝置成為當(dāng)務(wù)之急。
　　本論文針對此需求，研究開發(fā)了一套納米材料操控工藝與裝置，并將其成功應(yīng)用于ZnO納米線機電性能的測試，制備了ZnO納米線應(yīng)變傳感器，填補了國內(nèi)外在納米操

2、控研究領(lǐng)域的空白。主要內(nèi)容與創(chuàng)新點如下：
　　提出了動態(tài)電化學(xué)腐蝕實現(xiàn)大長徑比納米操作臂的制備方法及其優(yōu)化工藝。分析了動態(tài)電化學(xué)腐蝕機理與工藝規(guī)律，研發(fā)了一套全自動大長徑比納米操作臂制備裝置，實驗研究得到了長度大于2 mm、尖端曲率直徑小于200 nm的納米操作臂制備最優(yōu)工藝參數(shù)。
　　基于電子束誘導(dǎo)沉積原理，提出了以掃描電子顯微鏡為基礎(chǔ)裝置、以石蠟為前驅(qū)材料、無需前驅(qū)材料泵入裝置的納米焊接工藝。分析了電子束激勵石蠟分解和沉

3、積機制，實驗研究建立了焊接工藝規(guī)律。試驗測試證明此工藝連接強度高達2.3×105Pa，完全適用于納米操控領(lǐng)域。
　　研制了一種基于形狀記憶合金的電控納米鑷子，探討了納米線靜電力作用模型，實現(xiàn)對納米材料的電控夾持和自由放置操作。設(shè)計制作了電控形狀記憶合金驅(qū)動的納米鑷子，并測試分析了其動力學(xué)特性。同時提出了借助靜電力實現(xiàn)納米線自由放置的方法，并深入探究了納米線受靜電力的作用模型以及最優(yōu)放置工藝參數(shù)。
　　基于ZnO納米線應(yīng)變下電

4、性能變化特性理論分析和實驗研究，提出了ZnO納米線應(yīng)變傳感特性模型。實驗驗證所提出模型計算得到應(yīng)變系數(shù)的均方誤差在0.5％之內(nèi)。通過此模型，發(fā)現(xiàn)肖特基接觸模式靈敏系數(shù)是歐姆接觸模式靈敏系數(shù)的14倍，這對基于ZnO納米線應(yīng)變傳感器的制備具有極大的指導(dǎo)意義。
　　基于上述納米操控工藝以及ZnO納米線應(yīng)變傳感模型，提出了ZnO納米線的機電性能測試方法和應(yīng)變傳感器封裝制備方法。分別測試了單根ZnO納米線的楊氏模量、電性能以及應(yīng)變下電性能變