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一维纳米材料因其独特的电学和光学性质以及乐观的应用前景,近年来一直受到研究者的广泛关注。发展新型制备方法对于研究高性能的纳米电子器件有着重大的现实意义,是现阶段纳米材料研究的重点发展方向之一。本论文以合成高质量一维半导体材料为目的,探讨几种新颖且普适的合成工艺,主要包括三部分研究工作:
第一部分,将近空间升华技术与模板法结合起来,用于制备高质量的单晶CdS纳米线。传统的近空间升华技术主要通过蒸发沉积在平板基底上制备半导体薄膜,模板法也是一种常用的制备纳米结构的方法。本文将这两种方法结合起来,用多孔阳极氧化铝模板替代甲板基底,直接在模板孔道中沉积形成纳米线阵列。用碱溶液溶掉模板后,即可得到单分散的CdS纳米线。此方法不需使用任何催化剂,工艺较为简便,并可应用于其它材料体系。
第二部分,基于前一合成方法,先将二茂铁填充到氧化铝模板的孔道里,然后通过高温热解碳化合成非晶态碳纳米管,并以此为构筑单元制作纳电子器件,研究其室温电学输运性能。常规的模板法是先将含碳前驱体裂解,然后通过载气输运在孔道中沉积形成碳纳米管。而此工艺是先将二茂铁前驱体填充进模板的孔道里面,然后热解被限制在孔道里面的二茂铁形成非晶态碳纳米管。电学输运测量表明,非晶态碳纳米管具有和石墨化较好的多壁碳纳米管相同数量级的电阻率,采用不同的电极材料可以实现欧姆接触或肖特基接触特性。
第三部分,利用闭空间气相输运方法合成超长的ZnSe纳米线和纳米带。在传统热蒸发或气相沉积工艺中往往需要连续的载气供给,然而这些方法有时会导致沉积产物的成分分离。在此利用闭空间气相输运技术,通过自催化成功地同时合成了高质量的ZnSe纳米线和纳米带。与传统工艺不同的是,本方法在整个实验中未使用任何载气,气相输运主要依靠高温下源区和沉积区的气压差驱动。