氧化銦納米結(jié)構(gòu)制備與性能研究.pdf

1、本文介紹了通過化學(xué)氣相沉積的手段，依靠不同納米圖樣化襯底誘導(dǎo)以及在晶體生長過程中銦材料自身的自催化、自組裝性能，大面積的合成多種形貌氧化銦納米結(jié)構(gòu)，其中包括：垂直納米線陣列，垂直納米管陣列，小孔徑方形納米管，納米方塊串聯(lián)鏈等等。這些納米結(jié)構(gòu)中大部分都具有規(guī)則的排列且全部都直接集成在磷化銦半導(dǎo)體襯底上，這樣，它們可以直接被應(yīng)用于納米光電子器件，而免去使用粘合劑將納米尺度的結(jié)構(gòu)排列整合在同一基底上的繁瑣步驟。同樣重要的是，顯著的紫外光誘導(dǎo)下

2、氧化銦陣列納米結(jié)構(gòu)的可濕性轉(zhuǎn)換行為被發(fā)現(xiàn)（從超疏水到超親水）。我們認(rèn)為，這種可逆的“開關(guān)”效應(yīng)可以歸結(jié)為表面的光致缺陷和特殊納米結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果。這將很大程度上影響和增加氧化銦納米材料的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。 本文首先概括的介紹了納米技術(shù)的概念、發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域。然后列舉了合成納米結(jié)構(gòu)的常用物理化學(xué)方法，主要為氣相和液相兩種途徑；介紹了研究納米材料的主要表征手段，如透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射分析儀、原子力顯微鏡和光致

3、發(fā)光光譜儀等。 接著我們介紹了使用電化學(xué)陽極刻蝕的辦法制備具有規(guī)則有序納米孔陣列結(jié)構(gòu)的研究進展、形成機理、制備工藝等幾個主要方面，制備結(jié)果包括磷化銦多孔陣列膜和氧化鋁多孔陣列膜。通過對形貌的控制，包括孔型，大小，深度等，力求使其在后續(xù)的模板法合成納米結(jié)構(gòu)中起到相應(yīng)有效的誘導(dǎo)作用。 然后，通過對均勻多孔磷化銦襯底進行熱退火及化學(xué)氣相沉積處理，利用其自分解和誘導(dǎo)生長作用，我們成功實現(xiàn)了垂直氧化銦納米線陣列結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對此生長過

4、程及生長機理的深入研究，我們認(rèn)為模板孔壁頂層的磷化銦將率先分解，分解的液態(tài)銦附著在孔壁上，伴隨VLS自催化的過程形成了氧化銦的納米線。于是我們嘗試改變實驗參數(shù)條件，使得其形貌得到可靠的可調(diào)：通過引入預(yù)加熱和自組裝的過程，我們實現(xiàn)了較大尺寸的氧化銦垂直納米管陣列；通過加入額外銦源和提高退火溫度，我們實現(xiàn)了孔壁分解和氧化銦成核的同步，生長出克隆孔型的氧化銦納米管結(jié)構(gòu)；通過改變襯底形貌，使用分離磷化銦納米點的襯底在外加銦源的條件，我們制備了規(guī)

5、則的超長氧化銦納米線結(jié)構(gòu)；使用已制備的垂直氧化銦納米線陣列作為襯底，同時外加銦源，我們合成了氧化銦納米方塊鏈；使用多孔氧化鋁膜，在先蒸發(fā)再生長的兩步過程，我們制備了克隆孔型的多孔氧化銦膜。在這些的合成中，襯底誘導(dǎo)，VLS自催化和自組裝是生長中本質(zhì)原理和調(diào)控形貌的關(guān)鍵因素。 最后，我們研究了紫外光誘導(dǎo)條件下，陣列氧化銦納米結(jié)構(gòu)表面的可濕性可調(diào)轉(zhuǎn)換。由于納米結(jié)構(gòu)的作用，氧化銦陣列納米結(jié)構(gòu)表面本質(zhì)上是超疏水性能；通過紫外光照射，表面將