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《阳极氧化铝模板表面自组织条纹的形成》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第53卷第2期2004年2月物 理 学 报Vol.53,No.2,February,2004100023290P2004P53(02)P0656205ACTAPHYSICASINICAn2004Chin.Phys.Soc.3阳极氧化铝模板表面自组织条纹的形成1)•1)1)1)1)2)2)刘虹雯 郭海明 王业亮 申承民 杨海涛 王雨田 魏 龙1)(中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室,北京 100080)2)(中国科学院高能物理研究所核分析室,北京 100039)(2003年5月16日收到;2003年5月28日收到修改稿) 对未经化学抛光处
2、理的Al进行阳极氧化得到阳极氧化铝模板,发现Al表面形成了条纹与多孔阵列共存的自组织结构,用原子力显微镜对这种结构进行了研究.借助Brusselator模型对条纹的形成机理进行了讨论,认为条纹图案是Al表面氧化层P电解液界面的Al2O3在整个反应过程中的生成和溶解两个过程相互竞争导致的,只有在特定的反应条件才会出现高度有序的结构.关键词:氧化铝模板(AAO),原子力显微镜(AFM),自组织条纹,Brusselator模型PACC:8280F,0565型对条纹的形成机理进行了讨论,认为它主要由Al11引言表面氧化层P电解液界面的Al2O3生成和溶
3、解两个相反过程竞争导致的,电解液中的极性分子不是形近年来,有序的纳米点、纳米管和纳米线阵列引[1—8]成条纹的决定性因素.起广泛的研究兴趣,多孔阳极氧化铝(AAO)是一种常见的用于制备各种纳米结构的介孔模21实验[9—12]板.高纯铝片在一定浓度的酸溶液中经阳极腐蚀,可以自发形成多孔纳米膜,这是一种典型的自组首先将高纯铝片(991997%)于无水乙醇和二次织有序结构.在具体的制备工艺中,退火后的铝片通水中超声清洗3min,然后,将其放入NaOH溶液中溶常先经过化学抛光处理得到平滑的表面,这有利于解3min,二次水洗净.将清洗后的Al片作为阳极,
4、下一步阳极氧化处理得到尺寸和分布更为均匀的多石墨棒做阴极,在酸性溶液中进行阳极氧化,使表面孔阵列.在化学抛光过程中,Al表面会产生有序条生成孔洞.本实验中,分别采用013molPLH2C2O4和[13-18][16]纹或者量子点阵列.Ricker等对Al的多晶1molPLH2SO4作为电解液进行恒压氧化,工作电压薄膜进行化学抛光10—30s,在电解电压E=30—H2SO4溶液从15—30V,H2C2O4溶液从40—55V,每50V时获得具有单轴对称性的有序条纹,E=55—增加5V制备一个样品.Al的氧化面积约1cm×65V时获得量子点阵列,E<
5、30V或E>65V时获得1cm,氧化电流约30—40mA.电解时间为1h,电解[14]无序结构;Konovalov等对铝单晶进行电化学抛温度为25℃.获得的AAO样品,均用大量去离子水光,结果发现大面积的有序条纹只在Al(100)面生清洗,乙醇脱水,然后用AFM(digitalinstrument成.文献一般认为,表面纳米条纹或者量子点阵,是nanoscopeIIIa,tapping模式)观察其表面形貌.形成AAO多孔阵列之前的一个中间状态,产生的原因是电解液中极性分子在铝表面的屏蔽效应导致31结果及讨论Al表面各处溶解速度的不同.本文用原子力
6、显微镜(AFM)对未经化学抛光处理制备的AAO模板进行图1(a)是用这种方法制备的AAO模板的高度了研究,发现纳米条纹也可以稳定地存在于纳米孔像,它具有两个特点:1)自发形成孔径可控的多孔阵阵列表面,形成共存的复合结构.借助Brusselator模列.随着电解电压的增大孔径增加,如当H2C2O4溶3国家自然科学基金(批准号:60071009,90206028)资助的课题.•E2mail:hwliu@aphy.iphy.ac.cn©1995-2007TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreser
7、ved.2期刘虹雯等:阳极氧化铝模板表面自组织条纹的形成657液的电极电压从40V增加到55V时,平均孔径由20nm增加到40nm.和H2SO4相比,用H2C2O4溶液氧化得到的AAO模板孔径更为均匀.2)在多孔结构表面覆盖网络状的纳米条纹.相位像图1(b)中可以清楚看到条纹的走向与孔洞边缘无直接的关系.图2(a)表明在大范围内任意选择扫描区域,条纹存在于Al表面的任何地方,但不规则的表面起伏影响了条纹的走向和分布密度,在深坑中的分布密度远小于其在平坦表面上.从图2(a)中白色方框的放大图2(b)中可以看到,Al表面条纹呈网络状,白色箭头指出一
8、些条纹的端头.图2(c)是图2(b)中沿白线方向的截面轮廓图,表明条纹的宽度均匀,高度约40nm.图2AAO模板表面网络条纹结构 (b)为(a)图中白
