AFM研究ZnO納米材料.pdf

1、納米材料性質(zhì)的研究以及納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，對(duì)于未來如何構(gòu)造納米器件有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而納米材料之間的作用以及納米材料和體材料之間的作用，是研究納米材料的自組裝過程以及如何構(gòu)造納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)問題。 本文以原子力顯微鏡(AFM)為核心工具，以氧化鋅(ZnO)納米材料為主要研究對(duì)象，對(duì)AFM操縱ZnO納米線，ZnO量子點(diǎn)在石墨原子臺(tái)階處的自組裝，以及將ZnO納米線組裝到AFM針尖上作為用于成像進(jìn)行了研究，涉及到ZnO納米線的生長(zhǎng)機(jī)理和形態(tài)

2、、光致發(fā)光、力學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用等方面。主要工作包括： 一、通過AFM納米操縱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了云母襯底上對(duì)ZnO納米線和CdS量子點(diǎn)的可控操縱，研究了ZnO納米線的力學(xué)性質(zhì)。采用VLS方法合成了ZnO納米線，直徑在30～150nm，并討論了其生長(zhǎng)機(jī)理與光致發(fā)光特性，熒光光譜顯示其發(fā)射峰波長(zhǎng)380nm和500nm，與文獻(xiàn)報(bào)道符合；對(duì)納米材料進(jìn)行納米尺度的精確的操縱和裁剪，表明ZnO納米線和CdS量子點(diǎn)可以作為構(gòu)造納米結(jié)構(gòu)的積木塊，并通過定

3、性計(jì)算得出切割一根直徑45nm的ZnO納米線所需要施加的壓力約為84nN；研究了探針的彈性系數(shù)對(duì)納米操縱的影響，發(fā)現(xiàn)彈性系數(shù)較小的探針不適合用于操縱。 二、探索了ZnO量子點(diǎn)在石墨原子臺(tái)階處的自組裝。通過對(duì)ZnO納米線在乙醇中進(jìn)行超聲的方法得到了ZnO量子點(diǎn)；利用AFM觀察高定向石墨(HOPG)表面的ZnO量子點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)了ZnO量子點(diǎn)的直徑，得到其平均直徑為21nm；發(fā)現(xiàn)了ZnO量子點(diǎn)在石墨原子臺(tái)階的作用下的自組裝現(xiàn)象，形成原子臺(tái)

4、階—量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。提出此現(xiàn)象的原因?yàn)椋涸谌軇]發(fā)過程中，ZnO量子點(diǎn)不斷運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與HOPG的原子臺(tái)階相接觸時(shí)，ZnO量子點(diǎn)表面的懸掛鍵與石墨臺(tái)階處C原子形成共價(jià)結(jié)合鍵，從而發(fā)生了這種現(xiàn)象。 三、對(duì)ZnO納米線的應(yīng)用進(jìn)行了嘗試——首次實(shí)現(xiàn)了在AFM針尖上組裝ZnO納米線，并利用ZnO納米線作為AFM針尖進(jìn)行成像。采用化學(xué)鍍的方法在針尖鍍層上沉積金作為催化劑；通過VLS方法將ZnO納米線組裝到AFM針尖上；研究了催化劑劑量對(duì)在針尖上組