纳米团簇淀积过程的分形聚集特征.pdf

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1、第4卷第6期解放军理工大学学报(自然科学版)Vol.4No.62003年月JournalofPLAUniversityofscienceandTechnology＠ec.2003文章编号:1009-3443(2003)06-0098-03纳米团簇淀积过程的分形聚集特征龚艳春武文远毛益明陈广林(解放军理工大学理学院江苏南京210007)摘要:采用惰性气体凝聚法获得非金属团簇淀积体透射电子显微分析及动力学模拟结果表明:纳米团簇淀积体的生长~聚集过程对构成团簇的原子的热力学性质~团簇制备中的蒸发率和惰性气体气压及淀

2、积温度等参数极为敏感在团簇的淀积体中随生长条件不同将会出现不同的聚集结构因此可在一定程度上定量控制团簇淀积体的聚集状态获得特定的纳米结构图案关键词:纳米团簇淀积;分形聚集;生长模型中图分类号:O484.1文献标识码:AfractalaggregationstructuresofnanoclusterdepositionGONGYan-unWUWen-yuanMAOYi-mingINGuang-lin(InstituteofsciencesPLAUniv.ofsci.STech.Nanjing210007Chi

3、na)abstract:Nonmetalnanoclustersaregeneratedbyinert-gascondensation.ThegrowthandaggregationprocessoftheclusterdepositsareinvestigatedbyTEMmicrographanddynamicsimulation.Itisfoundthattheclustersaggregatetodifferentfractalstructuresatdifferentdepositedconditi

4、ons.Theaggregationgeometriesareverysensitivetotheclustergrowthanddepositionparameterssuchasinert-gaspressureevaporatingrateanddepositiontemperatureetc.Theresultsshowthatitispossibletoformnanostructuredpatternsbycontrollingtheaggregationprocessofclusterdepos

5、its.KeyWords:nanoclusterdeposition;fractalaggregation;growthmodel近几十年来粒子聚集体系的研究受到很大的(＠LCA)或称为集团-集团聚集(CCA)模型;i弹道关注自从Mondelbrot提出分形的概念以来［1］聚集(BA)模型其中单体聚集为Vold模型集团分形已成为处理粒子聚集问题的基本工具之一尤其聚集为sutherland模型;＠反应控制(RLA)模型在Forrest和Written［2］发现金属烟雾的淀积体具其中单体聚集为Eden模型集团聚集

6、为反应控制有分形特征之后各种粒子的聚集体系为分形生长集团聚集(RLCA)模型的结构和动力学研究提供了标准的模型通过计算在纳米团簇聚集体中也普遍存在着分形聚集机模拟与实验观察可以揭示各种分形生长机制的过程这种分形聚集除了作为理论模型还具有较目前分形生长的动力学模型基本上可分为两强的应用背景如用于制备具有高灵敏度和短驰豫大部分［3］:d单体聚集即单个粒子扩散并粘附在大时间的红外辐射探测器等近年来一些研究者正致的聚集体上;i集团聚集即小的聚集体扩散并粘附力于探索团簇淀积体的自组装结构［4］这也是具有在大的聚集体上每

7、部分又各归属于3类模型:d有极大应用前景的一项工作但是在团簇淀积制备薄限扩散聚集(＠LA)模型其中单体聚集为Witten-膜时团簇的分形聚集则是造成薄膜的不均匀和疏sander模型集团聚集为有限扩散集团聚集松结构的来源对获得高质量薄膜是不利的对团簇聚集特征及其形成机制的研究有利于采用适当的收稿日期:2003-07-17.作者简介:龚艳春(1970一)女硕士讲师.制样条件避免不均匀生长聚集体的形成获得致密第6期龚艳春等:纳米团簇淀积过程的分形聚集特征99均匀的团簇构成薄膜本研究采用惰性气体凝聚和淀积法制备纳米团

8、簇聚集体实验发现随生长条件不同将会出现各种与聚集过程对应的团簇聚集结构特征实验与计算机模拟惰性气体冷凝法制备团簇的基本过程是将固体粉末在惰性气体气氛中蒸发蒸气通过与惰性气体CaDGe团簇聚集体的CbD基于弹道聚集Sutherland模分子的碰撞而冷却达到过饱和蒸气原子产生凝聚TEM照片型的计算机模拟及其重构体图220pa气压下淀积的Ge团族聚集体的结构图生长形成纳米团簇粒子Fig.2Structur