埋嵌型金屬納米顆粒的應(yīng)變場研究.pdf

1、對于埋嵌型的納米顆粒，在其生長過程中總是不可避免的伴隨著應(yīng)變的產(chǎn)生，這個存在的應(yīng)變對于納米顆粒的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能有很大的影響。本文研究了金屬納米顆粒和金屬核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒微觀形貌與應(yīng)變場之間的相互關(guān)系，研究工作對于金屬納米顆粒以及金屬核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備及其潛在應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
　　1、利用脈沖沉積以及快速退火技術(shù)制備了埋嵌再Al2O3薄膜中的Au和Ag納米顆粒，再用透射電子顯微鏡觀察納米顆粒的結(jié)果。我們用有限元法研

2、究了埋嵌在Al2O3薄膜Au和Ag納米顆粒的應(yīng)變場，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) Au和Ag納米顆粒均受到Al2O3的非均勻偏應(yīng)變的作用。而且Au納米顆粒受到的應(yīng)變?nèi)跤贏g納米顆粒受到的壓縮應(yīng)變。這可能是由于Au納米顆粒的楊氏模量大于Ag納米顆粒的楊氏模量。
　　2、我們應(yīng)用有限元法進一步研究了Au和Ag納米顆粒在金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）存儲電容器中的應(yīng)變。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) Au和Ag納米顆粒受到了高介電Al2O3以及傳統(tǒng)介電 SiO2材料的應(yīng)

3、變作用，且應(yīng)變場分布與周邊的介電材料密切相關(guān)。納米顆粒埋嵌在不同的介電材料受到的應(yīng)變有很大的不同。這為我們調(diào)控Au和Ag納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)提供了一個有效的手段。
　　3、在以上研究的基礎(chǔ)上，研究了不同核尺寸和殼層厚度的埋嵌型Au/Ag以及Ag/Au核殼型結(jié)構(gòu)納米顆粒應(yīng)變場。研究發(fā)現(xiàn)由于Au的楊氏模量大于Ag的楊氏模量，隨著Au/Ag以及Ag/Au核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒核尺寸的增加，Au/Ag核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的應(yīng)變梯度也增加，然而Ag/A

4、u核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的應(yīng)變梯度保持不變且Au/Ag核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的應(yīng)變梯度要大于Ag/Au核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的應(yīng)變梯度。隨著殼層厚度的增加，雖然Au/Ag和Ag/Au核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒受到的壓縮應(yīng)變都增加，但是其殼的應(yīng)變梯度卻逐漸減小，并且Au/Ag在殼上的應(yīng)變梯度減小的速度比Ag/Au核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒上減小的速度更大。研究工作對于通過調(diào)節(jié)形貌來調(diào)節(jié)Au/Ag和Ag/Au核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的應(yīng)變場，進而調(diào)節(jié)Au/Ag和Ag/Au核殼結(jié)構(gòu)納米顆