纳米颗粒与微纳结构阵列的制备及其器件性能的结构

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1、一、项目名称纳米颗粒与微/纳结构阵列的制备及其器件性能的结构相关性研究二、项目简介纳米颗粒与微/纳结构阵列，是下一代器件的重要基础。其核心问题是，如何可控地制备出结构独特的纳米颗粒，进而实现所需的优异功能特性；如何在任意所需的衬底上，实现微/纳结构阵列及其器件的按需构筑。本项目围绕这些难题，以典型的氧化物半导体为材料体系，采用极端非平衡途径与模板策略，开展了深入系统的工作。在独特结构纳米颗粒的可控制备、微/纳结构阵列及其器件的按需构筑、以及新的优异功能特性的实现等方面，取得了一系列在国际上产生重要影响的创新性成果，主要概括为以下三方面：1、揭示了ZnO纳米颗粒光致蓝色发光机制。发展了基于活性金

2、属靶的液相激光烧蚀方法，提出了模板－弱酸选择侵蚀的策略，获得了新型复合结构ZnO纳米颗粒；首次在ZnO中实现了强且稳定的光致蓝色发光特性并观察到独特的激发依赖现象，提出并证实了间隙锌缺陷态的发光机制等，为新型发光器件的设计与研制提供了理论依据，也为缺陷相关的基础理论研究提供了模型材料。2、发明了溶液浸渍－模板无损转移的构筑方法。利用以溶液为介质的有机胶体模板的可转移特性，克服了模板制作与器件衬底的相容性问题，解决了材料普适性、制备重复性、结构可控性和多样性等难题，为任意所需衬底上宏观尺度微/纳结构阵列的构筑及其器件的构建提供了有效的手段与途径，并设计构建了氧化物微/纳结构阵列新型气敏器件，揭示

3、了器件的气敏参数与阵列结构间的相关性及其按需调控的途径，为高性能薄膜电阻型气敏器件实用化奠定了基础。3、发现并揭示了微/纳结构阵列的新功能特性及其结构相关性。提出了材料特性的微/纳结构增强的思路，设计、制备了氧化物纳米片构成的微/纳结构阵列组装体，显著增强了光的吸收效率；发现了微/纳结构单层空心球阵列具有光子晶体的光学特性，提出了等效双层光子晶体模型，并因此发明了光透射截止带与入射角无关的新型类光子晶体，澄清了光透射截止带与入射角无关的本质，为克服通常周期结构的光子晶体入射角相关光透射截止带的难题提供了新途经，为新型光子功能器件的研制提供了新的思路。本项目在新型复合结构纳米颗粒特性、任意衬底上

4、微/纳结构阵列及其器件的制作方法和相关氧化物器件性能等方面的研究成果，在国际上引起了广泛的影响与关注。本项目的20篇主要论文已被SCI他人引用2696次，其中8篇代表性论文SCI他引1640次，单篇SCI他引100次以上的有12篇、290次以上的有3篇；2篇入选“中国百篇最具影响优秀国际学术论文”，等等。本项目成果已获得2012年度安徽省科学技术奖一等奖。一、客观评价(1)、关于发展基于活性金属靶的液相激光烧蚀方法，获得ZnO复合结构纳米颗粒的工作，在J.Phys.Chem.B2005，109,18260(代表性论文1)上发表以来，已被SCI他引195次，得到许多正面评价与引用，例如：墨西哥U

5、niVersidadNacionalAutónomadeMexico大学的P.Santiago教授在CrystalGrowth&Design,2009,9,3024发表的研究论文，提到：“曾等人在液相激光烧蚀获得的Zn/ZnO复合纳米颗粒中，观察到了金属锌242nm处的SPR峰”；日本产业综合研究所(AIST)的N.Koshizaki博士引用我们提出的机制来分析纳米颗粒的生长，提到，“由于热等离子体受到冷液态介质的限制，活性基团和介质之间将发生强烈的相互作用”(Adv.Funct.Mater.2007,17,3554)；印度UniversityofAllahabad的RamGopal教授在J.

6、Phys.Chem.C2008,112,2812中写道，“曾等人使用了液相激光烧蚀的办法获得了Zn/ZnO芯/壳复合结构纳米颗粒”，等等。(2)、关于提出模板－弱酸选择侵蚀策略，获得纳米尺度ZnO空心纳米颗粒的工作，在ACSNano2008,2,1661(代表性论文2)上发表以来，已被SCI他引297次，入选第三届“中国百篇最具影响优秀国际学术论文”。得到许多正面评价与引用，例如：Adv.Mater.编辑TaeghwanHyeon教授在综述文章(NanoToday2009,4,359)中，大篇幅引为领域重要进展，认为“最近，曾与同事发展了一种弱酸选择性侵蚀策略，……,有趣的是，成功地将金与/或

7、铂插入空心颗粒壳层……”，还引用了一幅制备策略的插图；韩国首尔大学JyongsikJang教授在研究文章中，认为所提出的模板－弱酸选择侵蚀策略是“一种新颖的方法，为多种应用提供了机会”(ACSNano20104,5301)；韩国EwhaWomansUniversity的DongHaKim在综述刊物Chem.Soc.Rev.[影响因子IF=33.38]上发表论文(Chem.Soc.Rev.,2013