石墨烯基原位高分辨透射电镜相关器件的开发和应用
发布时间：2021-01-08 17:09
原位透射电子显微镜可以实现纳米尺度下很多材料的观察。然而,液体样品与透射电镜中的真空环境不相容,而电子束的辐照损伤对很多固体样品也是不利的。石墨烯只有一个原子层厚,同时具有极高的机械强度、导电性和对小分子的不渗透性,因此可以直接采用石墨烯封装液体或固体材料进行真空条件下的实验。这里以水和硫为例,展示了通过在两层石墨烯之间封装这些材料以进行电镜下的显微分析结果。文中通过石墨烯液体池（GLC）,即将水封在两层石墨烯之间,以实现原位透射电镜下液体动态行为的观察。通过对电子束的精确调控可以控制水的辐解和凝结行为:若先在高电子剂量率下辐照液体,我们发现回到低剂量率后一系列纳米气泡在水中有序地析出并发生长大。界面反应是纳米气泡生长的限制因素,新生的气泡的生长会抑制既有气泡的长大行为。而以相对适中的恒定电子剂量率持续作用,气氛中又出现纳米水滴的凝结,并重复地长大/消失。对单个纳米液滴的轨迹追踪和关键步骤的细节捕捉可以进一步探究液滴的成核和生长过程。我们同样还研究了用石墨烯封装硫纳米粒子以降低被研究的硫颗粒在电镜下的辐照损伤。这种结构称为石墨烯-硫三明治结构（GES）。石墨烯作为保护膜不仅可进行硫的表...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１石墨烯在各领域应用一览：导电墨水，化学传感器，光发射装置，复合材料，能源，??触控面板和高频电子等［８］
框架和新型的器件，引发起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。石墨烯展??现出的超高的电导率和热导率以及光学透明性，极高的弹性和高强度，轻质量，??使石墨烯有望替代成为下一代电子、光电、高效电源和超强复合材料。图１．１列??出了石墨烯在各领域的应用。??Ｈｉｇｈ?ｓｐｅｅｄ?Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ?Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｉｎｋ??ＲＦＩＣ，?Ｓｅｎｓｏｒ?ＥＭＩ?ｓｃｒｅｅｎ?ｉｎｋ??麵？赢＾??Ｓ？ｍｉｃｏｎ?．Ｍｅ?＆??ｄｕｃｔｏｒ?Ｊ?ｐａｓｔ＊??Ｆｌｅｘｉｂｌｅ?Ｄｉｓｐｌａｙ??（Ｃ）?－?ｍ??Ｓｏｌａ－ｃｅｌｌ．?Ｂａｔｔｅｒｙ?＇＇?ＬＥＤ?ｌｉｇｈｔｉｎｇ??Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?Ｅｎｒｇｙ??：?ｒ－－?Ｊ?Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ??Ａｉｒ?ｐｌａｎｅ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ??图１．１石墨烯在各领域应用一览：导电墨水，化学传感器，光发射装置，复合材料，能源，??触控面板和高频电子等［８］。??Ｆｉｇ．?１．１?Ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｅｃｔｏｒｓ?ｒａｎｇｉｎｇ?ｆｒｏｍ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｉｎｋ?ｔｏ??ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｅｎｓｏｒｓ，?ｌｉｇｈｔ?ｅｍｉｔｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅｓ，?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，?ｅｎｅｒｇｙ，?ｔｏｕｃｈ?ｐａｎｅｌｓ?ａｎｄ?ｈｉｇｈ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．?１８１??优异的电学性能除了有可能在石墨烯晶圆上构筑集成电路，同时使石墨烯在??柔性电子器件、透明电极、触摸屏和超级电容器［４
ｏｆ?（Ａ）？丨２７?２９１??２００３年，Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ［３６］等人首次报道了使用ＳｉＮｘ薄膜窗口的Ｓｉ基电化学芯??片，进行电镜下Ｃｕ在金电极上电化学沉积的原位电镜观察，图１．３（ａ）为电化学??沉积铜所使用的液体池芯片示意图。在底部芯片上沉积金电极，通过胶冰密封上??下两块芯片，坡璃作为垫片。由于芯片整体厚度较大（上下两个芯片的窗口厚度??各为１００?ｎｍ，金电极高度为５０?ｎｍ，整个液层厚度超过１?ｍｍ），对电子的散射严??重，分辨率仅为５?１１１１１。２００９年Ｚｈｅｎｇ?１２７１等人使用自支撑芯片（如图１．３（ｂ）所示），??窗口厚度推进到２５?ｎｍ，实现了亚纳米尺度下单个Ｐｔ纳米晶生长轨迹的观察，如??图１．３（ｄ）所示。这项工作在胶体化学领域引起了极大的关注，为原位观察纳米晶??的过程，研究其生长机制提供了前所来有的可能。同年，ｄｅＪ〇ｎｇｅ｜３（）１等人使用如??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene—From basic science to useful technology[J]. Zhongfan Liu. National Science Review. 2015(01)
本文编号：2964979
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１石墨烯在各领域应用一览：导电墨水，化学传感器，光发射装置，复合材料，能源，??触控面板和高频电子等［８］
框架和新型的器件，引发起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。石墨烯展??现出的超高的电导率和热导率以及光学透明性，极高的弹性和高强度，轻质量，??使石墨烯有望替代成为下一代电子、光电、高效电源和超强复合材料。图１．１列??出了石墨烯在各领域的应用。??Ｈｉｇｈ?ｓｐｅｅｄ?Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ?Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｉｎｋ??ＲＦＩＣ，?Ｓｅｎｓｏｒ?ＥＭＩ?ｓｃｒｅｅｎ?ｉｎｋ??麵？赢＾??Ｓ？ｍｉｃｏｎ?．Ｍｅ?＆??ｄｕｃｔｏｒ?Ｊ?ｐａｓｔ＊??Ｆｌｅｘｉｂｌｅ?Ｄｉｓｐｌａｙ??（Ｃ）?－?ｍ??Ｓｏｌａ－ｃｅｌｌ．?Ｂａｔｔｅｒｙ?＇＇?ＬＥＤ?ｌｉｇｈｔｉｎｇ??Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?Ｅｎｒｇｙ??：?ｒ－－?Ｊ?Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ??Ａｉｒ?ｐｌａｎｅ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ??图１．１石墨烯在各领域应用一览：导电墨水，化学传感器，光发射装置，复合材料，能源，??触控面板和高频电子等［８］。??Ｆｉｇ．?１．１?Ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｅｃｔｏｒｓ?ｒａｎｇｉｎｇ?ｆｒｏｍ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｉｎｋ?ｔｏ??ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｅｎｓｏｒｓ，?ｌｉｇｈｔ?ｅｍｉｔｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅｓ，?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，?ｅｎｅｒｇｙ，?ｔｏｕｃｈ?ｐａｎｅｌｓ?ａｎｄ?ｈｉｇｈ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．?１８１??优异的电学性能除了有可能在石墨烯晶圆上构筑集成电路，同时使石墨烯在??柔性电子器件、透明电极、触摸屏和超级电容器［４
ｏｆ?（Ａ）？丨２７?２９１??２００３年，Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ［３６］等人首次报道了使用ＳｉＮｘ薄膜窗口的Ｓｉ基电化学芯??片，进行电镜下Ｃｕ在金电极上电化学沉积的原位电镜观察，图１．３（ａ）为电化学??沉积铜所使用的液体池芯片示意图。在底部芯片上沉积金电极，通过胶冰密封上??下两块芯片，坡璃作为垫片。由于芯片整体厚度较大（上下两个芯片的窗口厚度??各为１００?ｎｍ，金电极高度为５０?ｎｍ，整个液层厚度超过１?ｍｍ），对电子的散射严??重，分辨率仅为５?１１１１１。２００９年Ｚｈｅｎｇ?１２７１等人使用自支撑芯片（如图１．３（ｂ）所示），??窗口厚度推进到２５?ｎｍ，实现了亚纳米尺度下单个Ｐｔ纳米晶生长轨迹的观察，如??图１．３（ｄ）所示。这项工作在胶体化学领域引起了极大的关注，为原位观察纳米晶??的过程，研究其生长机制提供了前所来有的可能。同年，ｄｅＪ〇ｎｇｅ｜３（）１等人使用如??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene—From basic science to useful technology[J]. Zhongfan Liu. National Science Review. 2015(01)
本文编号：2964979
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