准一维纳米线阵列的模板合成与性能研究

摘要

准一维纳米材料具有独特的物理化学特性,因此在光电纳米器件、传感器、磁记录元件等方面得到广泛的应用。许多研究者对准一维纳米材料的制备工艺和性能进行了深入的研究,在众多的制备工艺中,通过阳极氧化铝(AAO)模板制备准一维纳米线阵列的方法以高效、廉价、操作简单等特点,得到了广泛的重视和应用。本文首先探索出了制备AAO模板的最佳工艺条件,然后采用自制的AAO模板辅助电化学沉积的方法,制备了CoxNi1-x磁性合金和SnS半导体纳米线阵列,并对其结构和性能进行了系统的研究,主要的研究结果如下:
　　 1.AAO模板的制备与研究
　　 研究了氧化电压、氧化次数、二次氧化时间等实验参数对AAO模板形成过程的影响,探索出了适用于电化学沉积的AAO模板的最佳制备工艺。通过二次阳极氧化法制备出孔径为50 nm,孔深为几十微米的高度有序的AAO模板。制备的模板的孔道呈六角形整齐分布且相互平行,孔道垂直于模板表面生长,孔与孔之间相互独立。
　　 2.交流电沉积制备CoxNi1-x纳米线阵列
　　 探索了AAO模板辅助交流电化学沉积制备CoxNi1-x纳米线阵列的方法并优化了工艺参数,制备了结晶性良好的CoxNi1-x单晶纳米线阵列。研究了成分和退火温度对CoxNi1-x纳米线阵列的影响,发现CoxNi1-x纳米线阵列的矫顽力和矩形比随着Co含量的增大而增大;在Co含量为20％-30％的范围内,CoxNi1-x纳米线阵列发生了fcc→hcp的结构转变,随着Co含量的继续增加,CoxNi1-x纳米线阵列的hcp结构逐渐稳定;研究还发现退火处理能够提高CoxNi1-x纳米线阵列的矫顽力和矩形比。
　　 3.电化学沉积制备SnS纳米线阵列
　　 分别采用AAO模板辅助脉冲电沉积法和交流电沉积法制备了SnS纳米线阵列,并分析了SnS纳米线阵列的结构、形貌和光学性能。研究发现脉冲电沉积法制备的SnS纳米线是结晶性良好的单晶体,对可见光和紫外光有很强的吸收性,其禁带宽度约为1.59 eV。比较了脉冲电沉积法和交流电沉积法所制备的SnS纳米线阵列的的结构和性能,发现交流电直接沉积法不适合用来制备SnS纳米线阵列,而必须采用交流电沉积的两步法来制备SnS纳米线;脉冲电沉积法制备的SnS纳米线阵列的结晶性比交流电沉积的两步法制备的SnS纳米线阵列的结晶性更好。