非晶SiO-,x-納米線的制備、修飾和加工.pdf

1、SiOx納米線因其優(yōu)異的性能在光通訊、光傳感、催化、環(huán)境敏感材料的保護等領域中顯示出了良好的應用前景，因此人們嘗試了很多方法制備SiO。納米線并對其生長機制進行分析，其中氣-液-固機制得到了人們的廣泛認可。但該機制涉及到很多復雜的化學過程，而這些化學過程受到反應腔中溫度、壓強、氣流等多種參數的影響，甚至反應腔的設置、尺寸大小、幾何形狀和其它某些未知因素對最終反應產物也有一定的作用，所以SiOx納米線氣-液-固機制的生長過程及相關細節(jié)尚未

2、完全明確，而這些過程與細節(jié)的全面準確理解對SiOx納米線的可控制備和相關應用至關重要。 為此，我們自行研制了一臺CS-25激光誘導高溫化學氣相沉積裝置，該裝置的加熱爐體和石英管反應腔的尺寸都設計得較小，因此反應腔內部的溫度、氣流、壓強都具有較好的均勻性和高度的可控性。依托這臺裝置，我們采用簡單的方法在Si片襯底上制備出灰白色粉木狀樣品，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)、EDS能譜儀

3、等對其形貌、結構、成分等進行分析和表征，結果表明該樣品為SiOx納米線。通過精確調節(jié)反應腔中的溫度、壓強、氣流，控制生長時間分別為20min、25min、30min、40min、50min、60min，我們捕捉到了SiOx納米線的催化、形核、生長的整個過程和細節(jié)，通過對這些過程的細致分析，我們取得了對VLS生長機制的更細致更透徹的理解，同時還提出了階段性粗細不均的納米線形成機理，這些都為SiOx納米線的可控制備及相關應用提供了關鍵性的依

4、據。 另一方面，制備的SiOx納米線由于受自身尺寸限制，尤其是表面納米曲率效應影響，具有一種結構上內稟熱力學不穩(wěn)定性，利用這種不穩(wěn)定性可以對SiOx納米線進行精確修飾與納米加工使其更好地應用在納米光電器件等各種領域中。為此，我們也對SiOx納米線的修飾和納米加工進行一些探究性的實驗。在SiOx納米線的修飾方面，我們通過在納米線表面沉積一層Au薄膜后高溫退火的方法制備了表面上有Au納米顆粒修飾的SiOx納米線的新結構，同時還利用高

5、能常規(guī)電子束誘導下不同納米線之間的物質傳遞制備了同軸復合結構的納米線；在SiOX納米線的納米加工方面，我們研究了不同束斑大小、不同輻照位置的聚焦電子束對SiOx納米線的納米加工，發(fā)現納米線的徑向收縮是電子束輻照下的一個普遍存在的現象，而沿旁邊輻照且束斑較小的電子束還可以引起納米線的切割，沿中心輻照且束斑大的電子束還可以誘導納米線有趣的“S”形彎曲變形。同時，通過對這些實驗現象的深入分析，我們發(fā)現納米線的“納米曲率效應”和束輻照超快過程中