一维纳米阵列的制备与性能研究

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1、摘要一维体系是用于电子及光激子有效传输的最小纬度结构，可望成为纳米器件功能化和集成化的关键。由于多孔氧化铝膜具有独特的纳米级柱状微孑L阵列结构，用其作为模板可以合成各种一维纳米结构材料，因此，多孔氧化铝模板法组装设计纳米结构材料己成为当今纳米材料研究领域的热点之一。本论文采用二次阳极氧化方法，在草酸电解液中成功地制备出具有纳米级孔洞的高度有序的多孔阳极氧化铝模板，运用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和x射线衍射(Ⅺ①)等手段，研究了多孔氧化铝膜的结构形貌和生长机理。实验结果表明，多孔氧化铝膜为非晶结构，它由多孔层和阻挡层两层组成，多孑L层为紧密堆积

2、的六方柱状结构，柱中孔洞相互平行、分布均匀，阻挡层致密无孔，与多孔层相比其厚度要小得多。以多孔氧化铝为模板，用交流电沉积的方法在模板中的孔洞中成功组装了铁磁性金属Co、Ni、CoNi合金纳米线阵列，以及铁磁性金属．非金属CoP合金纳米粒子阵列。用SEM、透射电子显微镜(TEM)、XRD等，对组装体系进行结构表征，结果表明Co、Ni及CoNi合金阵列体系中纳米线均匀有序，形状各向异性较大(纵横比达30以上)，有显著的结晶择优取向；而CoP合金纳米阵列的微观形态为离散的纳米颗粒，其晶体结构为非晶。对Co、Ni、CoNi合金纳米线阵列体系进行磁性分析，VSM测试结果显示

3、，纳米线有明显的磁各向异性，适合用作垂直磁记录介质。通过样品退火前后宏观磁性能比较，探讨了交流电沉积磁性纳米线阵列的磁化反转机制。此外，本文还在多孔氧化铝模板中用交流电沉积的方法尝试制备了半导体CdS纳米材料，并对其结构形貌和光学性能进行初步研究，表明CdS纳米线具有六方纤锌矿结构，且沿着一定的方向择优生长。组装了CdS纳米线的多孔氧化铝模板与空的模板相比，其光致发光强度明显增强。关键词：纳米阵列多孔氧化铝阳极氧化垂直磁记录磁化反转光致发光AbstractInrecentyears，moreandmoreattentionhasbeenpaidonthetempl

4、ate·assistedsynthesisofnano—materialsbecauseofitsuniquepropertiesandpotentialapplications．AAO(anodicaluminumoxidation)membranehasahighly—orientedporousstructure，whichmakesitbecomeanidealtemplateforpreparingnanowires．Todate，manymetalandsemiconductornanowirearrayshavesuccessfullybeenpre

5、paredbyapplyingAAOasatemplate．inthispaper,AAOmembranehasbeenpreparedbyaluminumanodizationinanoxalicacidelectrolyteunderconstantpotentialandtemperature．Besides，theconfigurationandmechanismofAAOhasbeeninvestigatedbySEM，AFM，XRD．TheresultsshowthattheAAOmembraneiscomposedoftwolayer,i．e．por

6、ouslayerandbarrierlayer．Theporouslayercontainshigh—densityholes，whichareparalleltoeachother,howeverthebarrierlayeriscompaction．PorousAAOmembraneisinamorphousstate．ThegrowthofAAOisaffectedbymanyfactors，especiallyelectricfield．Ni．Coandtheiralloynanowireshavebeenfabricatedbyalternatingcu

7、rrentelectrodepositionusingtwo—stepAAOtemplate．TEM，XRDandVSMhavebeenemployedtoinvestigateit．TheresultSshowthatthenanowiresexhibithighlyaspectratio，whichdisplayobviouspreferredorientationandmagneticanisotropy．Theyarepromisingforacandidateofmagneticrecordingmedia．Bycomparingthepattern’S

8、macro