纳米材料的表界面结构调控及其动态过程的原位研究

发布时间：2023-04-05 01:04

　　当材料的尺寸降到纳米尺度时,材料表界面结构对其性能的影响越发显著。合理的调控纳米材料的表界面结构、阐明结构与性能之间的对应关系对理解纳米材料在各种应用中的工作机制,探究新异物性,设计新型纳米功能器件而言意义重大。本论文基于原位透射电子显微学方法,以半导体材料为例,研究了其在不同外场作用下的表界面结构的原位调控机理及其新异物性。主要研究内容和结果如下:1.电场作用下硫化物异质界面结构的原位调控。(1)发明了一种电驱动的原位阳离子交换方法,利用这种方法能够精确的调控单体纳米晶的异质界面结构。(2)原位观察了电场作用下CdS/Cu₂S异质界面结构的形成过程,包括:镉的升华、铜的电溶解、铜离子的迁移以及CdS/Cu₂S核壳结构的形成。(3)深入探讨了电驱动阳离子交换方法调控异质界面结构的动力机制:电驱动阳离子交换反应是欧姆热和电场力共同作用的结果;迁入的阳离子来源于金属活性电极,并由电场力驱动进入CdS纳米材料体内;迁出的Cd阳离子是在欧姆热的作用下升华进入了真空环境中。2.电场作用下Cu₂S/W界面结构的原位调控。(1)原位观...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米材料表界面概述
    1.2 研究纳米材料表界面结构调控及其动态过程的必要性
    1.3 透射电镜原位调控材料表界面结构的研究现状
        1.3.1 电子束辐照调控表界面结构的原位研究
        1.3.2 力场调控表界面结构的原位研究
        1.3.3 热场调控表界面结构的原位研究
        1.3.4 电场调控表界面结构的原位研究
        1.3.5 气氛环境下调控表界面结构的原位研究
        1.3.6 液体环境下调控表界面结构的原位研究
    1.4 本论文的研究内容和意义
第二章 透射电子显微学
    2.1 引言
    2.2 透射电子显微镜基本构造与成像原理
    2.3 像差与球差校正原理
    2.4 高分辨像成像及元素成分分析原理
    2.5 原位透射电子显微学
第三章 电场作用下硫化物异质界面结构的原位调控
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 CdS纳米线以及金属电极的制备
        3.2.2 透射电镜中Cu(Au,Ag,Li.)/CdS/W实验装置的原位构建
    3.3 实验结果和讨论
        3.3.1 CdS/Cu₂S核壳结构纳米线的原位生成
        3.3.2 施加偏压的时间和大小对CdS/Cu₂S异质结构的影响
        3.3.3 电驱动阳离子交换的物理机制
        3.3.4 电驱动阳离子交换法的普适性
    3.4 本章小结
第四章 电场作用下Cu₂S/W界面结构的原位调控
    4.1 引言
    4.2 实验过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Cu₂S纳米线的赝电弹性形变
        4.3.2 Cu₂S纳米线在赝电弹性形变过程中的微观结构演化
        4.3.3 赝电弹性的电化学动力机制
        4.3.4 赝电弹性在纳米机械系统中的应用
    4.4 本章小结
第五章 电子束辐照下过氧化银纳米颗粒表面结构的调控
    5.1 引言
    5.2 实验过程
        5.2.1 AgVO₃ 纳米棒的合成
        5.2.2 Ag₂O₂ 纳米颗粒的原位制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 无Ag表面吸附体Ag₂O₂ 纳米晶的平衡形状演变
        5.3.2 有Ag表面吸附体的Ag₂O₂ 纳米晶的非平衡形状演变
        5.3.3 Ag表面吸附体对Ag₂O₂ 形状演化的调节性
        5.3.4 Ag₂O₂ 纳米晶的左右两侧不等速刻蚀
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及奖励
致谢



本文编号：3782411