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时间:2019-08-24
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1、附件6论文中英文摘要格式作者姓名:罗俊论文题目:一维金属/半导体轴向异质结的制备、表征与伏安特性作者简介:罗俊,男,1980年2月出生,2001年9月师从于清华大学朱静教授,于2006年7月获博士学位。中文摘要i……金属/半專体异质结根据伏安特性的裘现分为欧姆接触和肖特基接触两种*就它们分别1是微电子技术中重要的互联单元和功能单元。因此,纳米尺度的金属/半导体异质结的制备、:结构和特性是进一步发展微电子技术和纳电子科技的重要研究领域之一。j本论文工作结合纳米材料和纳米结构的特点,将发展制备技术、显微结构表征方法、性[能测试与一维纳米异质结的研究
2、紧密结合,系统地研究了Ni/MWCNT(多壁碳纳米管)/a-CNT;(非品碳纳米管)、Ag/a-CNT等一维金属/半导体轴向异质结的制备、显微结构和伏安特性,:获得一系列创新性研究成果。:首先,本文将常用于制备金屈纳米线的电化学沉积方法和常用于制备碳纳米管(或硅纳匚米线)的化学气相沉积(CVD)方法结合起来,以多孔阳极氧化铝(AA0)为模板,开发出一[种用于制备一维金屈/半导体轴向异质结阵列的普适性方法。其中的AA0模板是一种片状薄:膜,内部有贯通上下表面、排列整齐、直径为纳米尺度、长度为微米尺度的孔道。利用这种[模板和这种普适性方法,Ni/M
3、WCNT/a-CNT、Ag/a-CNT.Ag/Si和ItSi/Si四种不同种类的一:维金屈/半导体轴向异质结的整齐阵列已经被成功制备。;这些一维异质结的显微结构被用透射电子显微镜(TEM)的高分辨成像技术、选区电子衍:射谱、微衍射谱(NBD)和能量色散谱(EDX)进行表征。结果表明,它们都是由各自组成材:料的纳米线或纳米管首尾连接而成。其中,ItSi/Si—维异质结的ItSis纳米线部分是由电7化学沉积制备的Pt纳米线在CVD过程中转变而来的。这些Pt纳米线是由许多Pt纳米颗粒组匚成的多品纳米线。在这些Pt纳米颗粒之间存在着缝隙,使得CVD过程
4、中由SiCl4气体和氢气[混合而成的源气体可以渗入到Pt纳米线内部、并和Pt纳米线充分反应、获得单品ItSis纳7米线。继续供给的源气体用于在ItSis纳米线的头部上生长Si纳米线,从而最终形成Pt6Si5/Si1一维异质结。金屈硅化物是常用于电子工业的金屈性材料,这个制备异质结的过程也为制备■[金展硅化物纳米线提供了一种新方法。根据此种方法,通过调节制备参数,不含Si纳米线的j单品Pt6Si5纳米线已被成功制备。在Ni/MWCNT/a-CNT—维异质结中,MWCNT由Ni纳米线的头匚部催化生长而成,a-CNT由AA0模板的孔道内壁催化生长而成
5、。这两种生长机制在制备过程;中共同作用,控制形成Ni/MWCNT/a-CNT—维异质结的特殊的界面结构:在Ni纳米线和MWCNT[之间的界面处,MWCNT的每层管壁都与Ni纳米线的头部相连;在MWCNT和a-CNT之间的界面[处,MWCNT的多个外层管壁都与a-CNT相连。这种对界面结构的控制会导致:当Ni纳米线和a-CNT被金属电极连入电学回路时,MWCNT的多个外层管壁能同时参与电路中的电学传输。这是一种特殊的电学传输模式。在表征Ni/MWCNT/a-CNT—维异质结的界面结构的同时,由于MWCNT各管壁的电学性质决定于其螺旋结构,本文工作
6、也用电子衍射谱表征了MWCNT本身的螺旋结构。结果发现有两类异质结,一类异质结中的MWCNT的所有管壁都是金属性的,另一类异质结中的MWCNT既含有金属性管壁、也含有半导体性管壁。但是,在另一方面,高分辨TEM像表明,这两类异质结的MWCNT中都有大量的缺陷存在。这些缺陷会影响MWCNT的电学特性、使它们都表现为半导体特性。本文工作在对MWCNT螺旋结构的表征中还发现,MWCNT侧壁区域的高分辨TEM像中的点阵像不是侧壁区域的结构像、是{0002}和{I。"}多束衍射波互相干涉成像的结果;芯部区域的高分辨TEM像及其快速傅立叶变换(FFT)谱反
7、映了所有管壁的螺旋角信息,更有助于螺旋性的判断。Ni/MWCNT/a-CNT一维异质结的特殊的界面结构使得研究其电学性能颇具吸引力。但是,这种异质结由金屈Ni纳米线、MWCNT和a-CNT三个部分组成,其结构复杂。如果用金屈电极将这种异质结的金屈纳米线部分和a-CNT部分连入测量电路,结构就变得更加复杂。因此,本文先从CNT着手,通过研究其电阻随温度的变化特性发现它是非品半导体,再以Ag/a-CNT一维异质结为具体对象来研究金屈材料和a-CNT之间的接触的电学性能。具体实验做法是:对于在AA0模板中组成整齐阵列的Ag/a-CNT一维异质结,将其
8、Ag纳米线部分定义为下部,将a-CNT部分定义为上部;部分刻蚀AA0模板的两侧表面,使Ag纳米线部分的根部和a-CNT部分的头部都露岀模板之外;在Ag
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