石英音叉的动态特性及其用于rGO/AuNPs导电机理的研究

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石英音叉的动态特性及其用于rGO/AuNPs导电机理的研究

THE DYNAMICS OF QUARTZ TUNING FORK AND ITS APPLICATION ON CONDUCTION MECHANISM OF rGO/AuNPs

摘 要

Abstract

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Contents

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 SPM概述

1.2.1 AFM的工作模式

1.2.2 SPM中的力学传感器

1.3 石英音叉概述

1.3.1 石英音叉的力学模型

1.3.2 石英音叉的不对称性

1.3.3 石英音叉的校准

1.3.4 石英音叉的激发方法

1.3.5 石英音叉传感器的探针选择

1.3.6 石英音叉在上SPM应用

1.4 石墨烯光电器件的研究现状

1.4.1 rGO光电器件

1.4.2 石墨烯复合体系光电器件

1.4.3 石墨烯负光电响应器件

1.5 本文的主要研究内容

第2章 石英音叉传感器的制备、标定及SPM原型机

2.1 石英音叉传感器的制备

2.1.1 碳纤维探针的制备

2.1.2 在石英音叉叉脚上粘接碳纤维探针

2.2 石英音叉的振幅标定及相关参数获取

2.2.1 石英音叉振幅的标定

2.2.2 用热噪声方法测量有效弹性常数测量

2.2.3 用数据拟合方法获取品质因数

2.3 SPM原型机

第3章 石英音叉的非对称性研究

3.1 引言

3.2 理论研究

3.2.1 针尖与样品间的相互作用力

3.2.2 石英音叉的二维耦合谐振子模型

3.2.3 石英音叉的非对称性对其校准的影响

3.3 有限元模拟

3.3.1 模型描述

3.3.2 结果与分析

3.4 实验验证

3.4.1 实验准备

3.4.2 通过扫描LDPE-PS试样对石英音叉加载力梯度和阻尼

3.4.3 数据分析

3.5 本章小结

第4章 解耦探针与样品间的弹性力和损耗力

4.1 引言

4.2 有限元模拟

4.2.1 模型描述

4.2.2 结果与分析

4.3 弹性力和损耗力的解耦方法

4.3.1 基本理论

4.3.2 有限元验证

4.3.3 石英音叉校准装置的搭建

4.3.4 石英音叉传感器制备和光激发

4.3.5 模拟外力的标定

4.4 解耦弹性力和损耗力

4.4.1 石英音叉的校准曲线及分析

4.4.2 石英音叉校准常数的随机性

4.5 基于石英音叉的纳米力学定量测量

4.5.1 HOPG表面力梯度和阻尼

4.5.2 换算弹性力

4.6 本章小结

第5章 石英音叉EFM和KPFM的开发及rGO/AuNPs导电机制的研究

5.1 引言

5.2 EFM和KPFM的开发

5.2.1 EFM的力-电耦合模型

5.2.2 KPFM的力-电耦合模型

5.2.3 传感器的制备

5.2.4 控制系统

5.3 rGO/AuNPs样品的制备及相关表征

5.3.1 样品的制备

5.3.2 rGO/AuNPs的相关表征

5.4 基于EFM和KPFM的rGO/AuNPs电学性能研究

5.4.1 rGO/AuNPs的静电力测量

5.4.2 AuNPs对rGO导电性能的影响

5.4.3 AuNPs对rGO光电性能的影响

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

致 谢

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