有序纳米结构阵列材料及光电特性研究

摘要

分别采用一步阳极氧化法(one-stepanodization)和二步阳极氧化法(two-stepanodization)，以草酸为电解液制备了具有规则纳米阵列孔洞结构的阳极氧化铝(AAO)模板。通过研究制备条件，摸索出优化制备这种模板的参数，并得到纳米孔洞尺寸可接近于精确控制的单通或双通AAO模板。通过SEM、TEM和AFM等手段，对阳极氧化全过程进行了表征，结合电流的变化，讨论了不同阶段时阳极氧化的过程，分析了AAO模板自组织自组装孔洞的形成机理。 以两步阳极氧化法制备得到的AAO模板为原型模板，在AAO模板的纳米孔中尝试多种有序纳米材料的制备方法，并成功用激光分子束外延(LMBE)、电化学沉积法、压差法等方法得到了高度有序的金属Fe、Co、Ni金属以及C60富勒烯等纳米阵列结构材料。SEM和AFM结果表明，得到的金属模板阵列材料AAO模板的微孔一致排列规则有序，分布均匀，大小均一，与AAO模板的纳米孔分布几乎完全一致。以AAO模板为掩模板，复制了新的金属模板，生长了纳米线、纳米管和高度有序的量子点。纳米阵列材料的孔径和厚度可以通过选择不同孔径的AAO模板和调节沉积时间来控制。这些纳米阵列结构在未来的微型器件领域将有广阔的应用前景。 有序纳米材料往往在光学光面表现出很多特殊的性质。在熟练运用表面光谱学的基础上，在把富勒烯C60/C70的表面增强拉曼光谱表征成目前同行中最高质量的SERS谱，这些结果与群论计算结果非常一致。与此同时，又充分利用SERS的这种高灵敏度、高分辨率、可探测单层、亚单层分子结构的研究界面效应技术的诸多优势，把AAO模板纳米材料的应用上升到这种表面光谱学的层次上，特别是在AAO模板上制备了双面各异的全碳足球烯有序纳米材料，表面拉曼光谱有力地表征了这一双面各异薄膜的差别。把AAO模板作为SERS活性基底，以C60/C70富勒烯分子为探针，得到了一系列高质量的增强拉曼谱。实验证明，AAO模板也是一种高效的SERS活性衬底/基底。这种有序纳米材料与表面光谱学中的交叉应用有更广阔的前景。

目录

文摘

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第一章AAO模板及有序纳米材料研究进展

第二章AAO模板应用于制备有序纳米材料

第三章表面增强拉曼散射光谱的应用进展

第四章C60/C70富勒烯表面增强拉曼光谱研究

§4.1.获得金纳米颗粒表面C60SERS的一种新方法

§4.2.滤纸和滤膜表面金纳米颗粒覆层厚度对C60/C70表面增强拉曼散射的影响

§4.3.C60/C70表面增强拉曼散射效应的最优化

§4.4.金属铁表面C60/C70金胶纳米团簇的SERS机制研究

§4.5.软盘和硬盘上C60/C70金胶纳米团簇的SERS

第五章表面拉曼光谱与AAO模板的交叉应用

第六章结论与展望

硕士期间论文发表情况

致谢