纳米阵列及器件的制备课件.ppt
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1、,答辩人:XXX 导 师:XXX,纳米阵列及器件的制备,纳 米 阵 列,以纳米颗粒和人造原子、纳米线、纳米棒、纳米环、纳米管及纳米尺度的通道和孔洞等作为纳米结构的物质单元,把这些物质单元按照一定的规则排列起来就形成纳米阵列。,纳米阵列组装体系的制备方法,20世纪90年代开始兴起的模板合成法是一项集成了物理、化学等多种方法的前沿技术,对于制备纳米阵列材料有极其重要的作用,这是由于为了得到常规体系所不具备的新物性,可以设计、组装人们所需要的纳米结构阵列。通过模板合成法制备纳米阵列可以更加自由地调节纳米阵列体系的性质,就为成功设计多功能的纳米器件的元件提供了保证。,非模板法,非模板法没有模板法的通用
2、性好,而且在组装成分、结构相对复杂的纳米阵列方面其工艺难度更大,在此主要介绍模板法。,模板法合成纳米阵列体系具有以下特点:,(1)适用性广,可以利用模板法制备各种材料的纳米阵列;(2)纳米阵列的直径更小,可以获得其它手段难以得 到的直径较小的纳米阵列,而且还可以对纳米阵 列的直径进行微调;(3)所制备的材料具有良好的单分散性,可以制得跟 模板具有相同孔径、单分散好的纳米结构材料;(4)分离纳米线的操作更加简单;(5)制备高度有序的纳米阵列体系更加容易;(6)纳米结构性能易于实现微调,可以根据模板内被组装物质 的成分以及纳米管、纳米丝的长径比对纳米结构性能进行 调节控制。,模 板 的 分 类 和
3、 制 备,模板组装纳 米阵列方法,a. 电化学沉积法,用途:组装金属和导电高分子的丝和管步骤:先在模板的一面用溅射或蒸发法涂上一层金属薄膜作为电镀的阴极,选择被组装金属的盐溶液作为电解液,在一定电解条件下组装。Au纳米管:先在孔壁上形成分子锚(氢硅烷与-OH形成),使金属优先在管壁上形成膜。,模板组装法,b. 无电沉积(无电镀法),二要素:敏化剂:Sn2+,还原剂步骤:将模板先在敏化剂溶液中浸泡,孔壁上的胺(H2N)、羰基(-C=O)和OH基与敏化剂复合,再放Ag+离子溶液中,在孔壁上形成不连续分布的纳米Ag粒子,再放入含有还原剂的金属无电镀液中,形成金属管。缺点:只能调节纳米管内径尺寸,不能
4、调节长度,模板组装法,经聚乙烯基吡啶表面改性聚碳酸酯膜(孔径1030nm),例:Au纳米线阵列的制备,厚膜模板组装法,c. 化学聚合,通过化学或电化学法使模板孔洞内的单体聚合成高聚物的管或丝化学法步骤:模板在单体和引发剂的混合溶液中浸泡,加温或光引发聚合,聚合物纳米管或丝的阵列体系电化学步骤:在模板一面涂上金属作为阳极,通电使模板孔洞内的单体聚合形成管或丝的阵列,例: 导电高分子聚-3-甲基噻吩、聚吡咯丝(比块体电导高一个数 量级)丝越细,电导越大,可用作微电子元件,模板组装法,例,氧化铝模板在丙烯腈饱和水溶液中浸泡,水溶液聚合,聚丙烯腈纳米管阵列,750空气1h、 N2 1h,纳米碳管阵列体
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