硅油表面鋁納米結構的生長機理及特性研究.pdf

1、納米結構的制備、表征與應用是當前納米科技的重要研究內容。迄今為止，對生長在固相基底表面的納米結構的研究已經(jīng)較為成熟，液相基底表面制備納米機構則是一個較新的研究方向。由于液相基底獨特的性質:納米結構與液相基底分子之間的切向相互作用力十分微弱;納米結構的擴散系數(shù)較固相基底表面大;無晶格導致的各向同性。使得液相基底表面的納米結構具有獨特的形成機理、微觀結構和性質。迄今為止，此方向的研究方法尚不完善，還有諸多問題有待解決，例如:納米結構的形成過

2、程及其微結構演化的實時測量等。
　　本論文采用真空熱蒸發(fā)方法，在硅油表面制備了鋁(Al)納米結構。將Al納米結構轉移至固相基底表面后，利用原子力顯微鏡表征其形貌與微觀結構，較為系統(tǒng)地研究了沉積名義厚度以及液相基底溫度對Al納米結構的生長機理、表面形貌、微觀結構等的影響。
　　研究結果顯示:硅油表面Al納米結構的生長滿足“二階段生長模型”，其凝聚模式與金、銀等金屬不同，在硅油表面呈現(xiàn)二維凝聚。此二維凝聚模式為研究Al納米顆粒的

3、密度演化提供了方便。
　　實驗表明:在相同的基底溫度下，隨著沉積名義厚度從0.02 nm增加到0.18nm，Al納米顆粒的直徑和高度的分布變化不大，分別處于30±10nm和2.5±1.2nm范圍內，而覆蓋率則呈現(xiàn)出振蕩、非線性增加的趨勢，由20％逐漸增加到80％，說明此過程中，Al納米顆?？赡馨l(fā)生了“致密化”。
　　在相同沉積名義厚度下，通過調控基底溫度來研究不同基底溫度下Al納米結構的生長與演化過程。隨著基底溫度從293

4、K增加到393 K，Al納米結構逐漸由分枝狀的凝聚體轉變成分立的納米顆粒。納米顆粒的平均直徑由13nm增加到28 nm，平均高度由2.3 nm增加到7.6 nm，其形狀逐漸由扁平圓盤狀演化成橢球狀。其生長機理可由一個二維擴散—合并模型來解釋。
　　全文各章節(jié)的內容安排如下:
　　第一章:首先，介紹了各類納米結構的制備方法、表征手段和應用前景;然后，回顧了液相基底表面制備納米結構的研究工作;最后，簡述本文的研究內容和意義。

5、r>　　第二章:利用原子力顯微鏡，系統(tǒng)地研究了Al納米結構的形貌與結構隨沉積名義厚度的演化過程，并由覆蓋率的變化推斷Al納米結構的密度演化。
　　第三章:通過改變液相基底的溫度，研究了不同溫度下Al納米結構的演化過程。根據(jù)實驗結果，建立了一個二維擴散—合并模型，一定程度上解釋了Al納米顆粒的尺寸隨基底溫度升高而增加的實驗現(xiàn)象。
　　第四章:利用動力學標度分析方法研究了Al納米結構的表面粗糙平滑機制，并對其生長模式進行了分析。