新型硼元素富勒烯的功能化應用研究.pdf

1、目前,由于信息技術飛速發(fā)展的需要,傳統(tǒng)的微電子器件正朝高度微型化、集成化的納米器件方向發(fā)展。低維納米材料(包括二維(2D)納米薄膜、一維(1D)納米線及納米管和零維(OD)納米顆粒)在納米電子器件、納米光電器件、納米分子器件和高密度非揮發(fā)性存儲器件等工程領域具有巨大的應用前景。為此,最近幾年,發(fā)展新型低維納米材料成為納米材料學和納米電子學領域最新興和前沿的研究熱點。各國科研工作者對此開展了一系列的研究,如金屬Au富勒烯、非金屬Si富勒烯

2、、Si-C異質類富勒烯團簇以及一系列的一維納米結構等。人們期待通過各種理論和實驗探索合成更多更具優(yōu)越性能的新型功能材料與納米器件。
　　 硼在元素周期表中與碳“最近鄰”,一直以來,對硼納米管和硼團簇的研究得到了尤為廣泛的關注,科學家試圖得到類似于碳家族的更具優(yōu)越性能的低維硼家族納米材料。硼具有優(yōu)良的物理化學性能,如穩(wěn)定性高,密度低,熔點高,硬度接近于金剛石,具有高的拉伸強度和楊氏模量等。低維硼納米結構材料可望在場發(fā)射材料、納米電

3、子學、感應器件、超導等多個領域都具有廣泛的應用前景。較早的研究表明,幾乎所有的硼納米管都呈現(xiàn)金屬性,這一特點和碳納米管的導電性隨螺旋結構和半徑的變化而改變不同,說明硼納米管是一種非常具有競爭力的納米導線。此外,研究表明,硼納米管還可能具有超導性,并具有較高的臨界溫度,這一特性的應用將對超導納米計算機的最終出現(xiàn)具有重要意義。這些可與碳納米管相媲美甚至更為優(yōu)越的物理特性使得以硼納米管和硼富勒烯為代表的低維硼納米材料在納米電子器件和納米光電子

4、器件、單分子器件等方面具有巨大的研究價值。因此,深入開展硼納米材料的功能化應用研究對其向技術應用領域的推進相當重要。作者從事博士后期間的研究工作,正是由此而展開的。
　　 我們開展了富勒烯過渡金屬包合物的電子特性和磁學性能研究。結果發(fā)現(xiàn)金屬磁性原子可以穩(wěn)定的存在硼籠里幾個特殊位置,同時,復合體系的磁矩隨著雜質原子位置的不同而出現(xiàn)二元性特點,這一發(fā)現(xiàn)與已有的關于碳富勒烯類似的研究結果完全不同,對于該材料在磁性存儲和磁性開關方面的應