氧化镓纳米带制备研究

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1、北京大学政学者论文集（2001年）氧化镓纳米带的制备研究氧化镓纳米带的制备研究Synthesisofb-Ga2O3Nanobelts物理系98级向杰摘要：纳米带是继纳米线、纳米管之后，在2001年新报道的又一种准一维纳米结构。本文介绍了Ga2O3纳米带制备的新方法。这种方法与首次报道的纳米带的生长方法有很大不同。用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物形貌进行了分析发现，纳米带宽约200nm，厚度约10nm，宽度-厚度比大于20。选区电子衍射（SAED）分析表明，产物是纯净的Ga2O3单晶。实验还发现了一些特殊形态的纳米结构，如纳米片、柳叶状纳米带等，证明了纳米带是纳米线

2、之外Ga2O3一种很常见并稳定存在的形态。最后，我还根据实验现象对纳米带的生长机制进行了初步的分析与讨论。Abstracts:Nanobeltsareanewlydiscoveredfamilyofquasi-onedimensionalnanostructuresbesidesnanotubesandnanowires.HerewereportanewroutetosynthesisGa2O3nanobelts,whichisdifferentfrompreviouslyreported.SEMandTEManalysisofthesamplesrevealedthat

3、ournanobeltsareapproximately200nmwide,10nmthick,withawidth-thicknessratiolargerthan20.SelectedAreaElectronDiffraction(SAED)hasconfirmedthattheproductsconsistofpureGa2O3singlecrystals.Otherkindofnanostructures,suchasnanosheetsandshuttle-shapedbeltsarealsoobserved.Wehavesuggestedthatthenano

4、beltscanoccurascommonlyasnanowiresandisthermallystable.Abriefanalysisanddiscussiononhowsuchstructureisformedarepresented.近几年来，低维纳米材料的研究逐渐成为一个热点问题，其研究的焦点是纳米管和纳米线。这些纳米材料已经显示出奇特的介观物理特性，包括电子弹道输运S.Frank,P.Poncharal,Z.L.Wang,WaltdeHeer,Science280(1998)1744.，库仑阻塞S.J.Tans,M.H.Devoret,H.Dai,A.Thes

5、s,Nature386(1997)474;A.Bezryadin,A.R.M.Verschueren,S.J.Tans,C.Dekker,Phys.Rev.Letters80(1998)4036.，纳米激光MichaelH.Huang,SamuelMao,HenningFeick,HaoquanYan,YiyingWu,HannesKind,EickeWeber,RichardRusso,andPeidongYang,Science292,5523,18972001等。这些准一维材料的结构与大块材料不完全相同，如纳米碳管是由单层或多层石墨原子层卷曲而成的管状结构，它们同体

6、材料一样都是热力学稳定的。为什么会形成纳米线、纳米管这样独特的稳定结构，这个问题到现在还没有彻底搞清楚。现在已经提出了以下模型来解释纳米线和纳米管的生长机制：（1）VLS(Vapor413北京大学政学者论文集（2001年）氧化镓纳米带的制备研究-Liquid-Solid)机制。反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔体小液滴，小液滴互相聚合形成大液滴，并且共熔体液滴作为端部不断吸收粒子和小的液滴，最后因为过饱和而凝固形成纳米线或纳米管D.P.Yu,C.S.Lee,I.Bello,X.S.Sun,Y.H.Tang,G.W.Zhou,Z.G.Bai,Z.Zhang

7、,S.Q.Feng,SolidStateComm.105,4031998。（2）氧化物辅助生长(Oxide-assistedGrowth)。在这种机制中，氧化物在成核与生长过程中起了重要作用，生长出的半导体纳米线表面往往有一层非晶氧化物。（3）模板生长(Template-inducedGrowth)。这种方法使用纳米碳管作为生长的模板，诱导生长出纳米线WeiqiangHan,ShoushanFan,QunqingLi,andYongdanHu，Science277:1287-1289.1997。（4）VS机制，被用来解释简单物