新型二氧化鈦納米陣列的可控構(gòu)筑.pdf

1、中山大學(xué)博士后出站報(bào)告l8￡6279新型二氧化鈦納米陣列的可控構(gòu)筑作者：楊賢鋒合作導(dǎo)師：金崇君教授答辯委員會(huì)成員(簽名)主席：委員：中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院二。一。年六月’摘要對(duì)于結(jié)晶學(xué)取向各向異性的半導(dǎo)體納米材料來(lái)說(shuō)，其不同晶面具有不同的原子、電子結(jié)構(gòu)，在不同生長(zhǎng)方向上，往往呈現(xiàn)出迥異的化學(xué)物理特性，因此半導(dǎo)體納米材料的可控定向生長(zhǎng)，是納米材料制備領(lǐng)域中的一個(gè)重要課題。以納米棒、納米線、納米管等一維納米材料或納米片、納米帶等二維

2、納米材料又或者枝晶結(jié)構(gòu)的三維納米材料為基本構(gòu)造單元，采用物理和化學(xué)等方法在一維、二維和三維空間的有序組裝和定向構(gòu)筑成納米陣列結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以增強(qiáng)材料特定方向的性能，而且還可以為研制新型納米集成器件、微型傳感器和光電晶體管等提供理論和技術(shù)支持。二氧化鈦(ri02)是一種典型的寬帶半導(dǎo)體材料，由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性能，以及在催化、自清潔(潤(rùn)濕性)、氣體傳感器、光伏電池等領(lǐng)域的出色表現(xiàn)，使二氧化鈦納米陣列的合成備受關(guān)注。近年來(lái)，雖然有多種T

3、i02陣列材料已經(jīng)被合成出來(lái)，但是復(fù)雜多級(jí)結(jié)構(gòu)的納米陣列還未見(jiàn)報(bào)道，比如像整齊的Ti02納米樹(shù)陣列。本出站報(bào)告選取納米Ti02為研究對(duì)象，采用條件溫和、環(huán)境友好的水熱法，可控合成了一系列具有特殊形貌結(jié)構(gòu)的納米陣列結(jié)構(gòu)材料。本出站報(bào)告的研究?jī)?nèi)容主要分為以下三個(gè)方面：(1)采用簡(jiǎn)單的水熱法，在金屬鉭的基片上，一步合成了單分散的金紅石型摻鉭二氧化鈦“十字勛章”納米陣列。對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析表明，該“十字勛章”結(jié)構(gòu)由兩個(gè)十字交叉的紡錘形納米棒和從納

4、米棒上生長(zhǎng)出來(lái)的大量納米針刺構(gòu)成，所有這些納米棒和納米針刺都是金紅石，且按等價(jià)的方向?qū)ΨQ生長(zhǎng)，使整個(gè)“十字勛章”呈現(xiàn)很好的單晶性。此處金紅石的擇優(yōu)生長(zhǎng)取向與傳統(tǒng)的生長(zhǎng)方向完全不同，這在金紅石體系中是首次發(fā)現(xiàn)。通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，我們推斷這主要是由于鉭摻雜劑對(duì)其晶面表面能的改變。基于對(duì)此“十字勛章’’納米陣列場(chǎng)發(fā)射性能的初步研究，對(duì)比之前報(bào)道的簡(jiǎn)單金紅石Ti02納米線陣列，我們發(fā)現(xiàn)這種特殊結(jié)構(gòu)具有更為優(yōu)越的性能。(2)通過(guò)對(duì)鈦酸鋰