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AlN纳米线制备技术及物性研究

作　者: 张旭
导　师: 李志杰
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 单分散 模板 纳米线 化学气相沉积法 光学性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


一维氮化铝（AlN）纳米材料是宽禁带半导体陶瓷材料,尺寸和维度效应使其具有多种特殊的物理性能,深受人们重视。然而,目前关于一维AlN纳米材料的制备方法还存在一些问题,其物理性能方面的研究也鲜有报道。本文叙述了模板法制备AlN纳米线的全过程。首先通过气相沉积法制备了单分散金属纳米颗粒模板;然后以模板上的金属纳米颗粒做为催化剂,利用化学气相沉积法控制合成AlN纳米线。通过扫描电子显微镜（SEM）观察,发现模板上分布的纳米颗粒的粒径随温度、恒温时间及气流速度的增加而增加;在特定实验条件下,制备出分散性好、粒径均匀、分散密度大、覆盖率高的单分散Cu、Al纳米颗粒模板,从而提出了一种有效制备单分散金属纳米颗粒模板方法。利用单分散Al纳米颗粒模板采用化学气相沉积的办法,在温度1200℃,恒温时间240min,N2气600torr条件下,制备出表面平滑,取向规律,直径均匀的AlN纳米线;SEM说明模板法生长的AlN纳米线的尺寸除受到模板上纳米颗粒尺寸影响外,还与温度和恒温时间成递增关系;高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及选区电子衍射（SAED）显示所观察的AlN纳米线属于六方纤锌矿晶体,轴向生长沿AlN的[001]方向,其生长机理属于气-液-固（VLS）机制;X射线衍射（XRD）、紫外-可见光光谱（U-V）、拉曼散射光谱（Raman）的分析说明纳米线的成分是AlN,有少量的Al2O3。U-V光谱显示出AlN纳米线的651nm吸收峰发生宽化,这是由于AlN纳米线的小尺寸效应和量子效应所导致;AlN纳米线与AlN纳米粉的拉曼光谱没有不同之处,未显示出AlN纳米线的特殊光学性质;光致发光光谱（PL）中出现了一个由氧缺陷造成的蓝紫色发光峰,这是AlN纳米线有别于块体材料的光学性质。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-21
  1.1 纳米材料  10-13
    1.1.1 纳米材料特性  10-12
    1.1.2 纳米材料未来发展方向  12-13
  1.2 一维纳米材料  13-15
    1.2.1 一维纳米材料的性能特点  13-14
    1.2.2 一维纳米材料的主要制备方法  14
    1.2.3 一维纳米材料的表征方法  14-15
  1.3 AlN材料  15-16
    1.3.1 AlN的物理性质及应用  15-16
    1.3.2 AlN的晶体结构  16
  1.4 一维AlN纳米材料研究进展  16-19
    1.4.1 一维AlN纳米材料制备方法研究进展  16-19
    1.4.2 一维AlN纳米材料性能特点  19
  1.5 问题提出与本论文的研究目标  19-21
第二章 实验  21-29
  2.1 制备单分散金属纳米颗粒模板  21-26
    2.1.1 乳液法制备Al纳米颗粒模板  21-23
    2.1.2 气相沉积法制备单分散Cu纳米颗粒模板  23-26
    2.1.3 气相沉积法制备单分散Al纳米颗粒模板  26
  2.2 基于模板生长AlN纳米线  26-29
第三章 测试分析与结果讨论  29-50
  3.1 测试分析设备  29-35
    3.1.1 扫描电子显微镜  29-31
    3.1.2 高分辨电子显微镜  31-32
    3.1.3 X射线衍射仪  32-33
    3.1.4 拉曼光谱  33
    3.1.5 紫外-可见光光谱  33-34
    3.1.6 光致发光光谱  34-35
  3.2 单分散金属纳米颗粒模板的测试与分析  35-42
    3.2.1 乳液法制备的Al纳米颗粒模板的SEM表征与分析  35-37
    3.2.2 气相沉积法制备的Cu纳米颗粒模板的表征与分析  37-42
  3.3 AlN纳米线的表征与分析  42-46
    3.3.1 AlN纳米线的SEM表征与分析  42-44
    3.3.2 AlN纳米线的TEM及HRTEM表征与分析  44-45
    3.3.3 AlN纳米线的XRD测试与分析  45-46
  3.4 AlN纳米线的光学性能测试与分析  46-50
    3.4.1 AlN纳米线的拉曼光谱分析  46-47
    3.4.2 AlN纳米线的紫外-可见光谱分析  47
    3.4.3 AlN纳米线的光致发光光谱分析  47-50
第四章 AlN纳米线的生成机理  50-53
  4.1 VLS生长机制  50-51
  4.2 VS生长机制  51-52
  4.3 氧化物辅助生长机制  52-53
第五章 结论  53-54
参考文献  54-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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