硫化钴纳米薄膜的磁场诱导制备

摘要

近年来,随着纳米科学技术的发展,磁性纳米结构材料由于其特殊的磁性能使其成为研究的热点,如作为高密度记忆存储装置和磁场传感器等,因此研究磁性材料的制备和特性是非常有意义的,而其中的磁性金属硫化物半导体纳米材料具有特殊的非线性性质、荧光特性、量子尺寸效应和其它的重要物理化学性质,因而具有广泛的应用前景。喷雾热解技术被广泛用于制备各种薄膜材料,其相关工艺参数的控制是获得高质量的薄膜的关键。 本论文主要包括以下内容： 利用喷雾热解方法,以CoCl2 .6H2O、硫脲为前驱液,300℃温度下,在玻璃衬底上沉积得到了Co9S8纳米多晶球壳,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对样品进行了观察和测试,结果证实了产物为直径约500nm,形状相似但不规则的Co9S8球壳,并对其生长机理进行了初步研究。 利用改进的超声雾化热解装置沉积了硫化钴薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和阻抗分析仪(LCR)等测试手段,对硫化钴薄膜的结构和性能进行了表征。研究了生长条件,如前驱体溶液浓度、衬底温度、衬底到喷嘴的距离对硫化钴薄膜的结构和性能的影响。实验结果表明,适当的生长条件有利于制备均匀致密的Co9S8薄膜；当前驱体溶液CoCl2.6H2O与硫脲浓度比为0.05:0.2(mol/L)、衬底温度为300℃、载气流量为6L/min、衬底到端口的距离为10cm,沉积出质量较高的硫化钴薄膜。最后分析了所得薄膜的介电性质。 在不同磁场下,采用改进的喷雾热解法,以CoCl2.6H2O、硫脲为前驱液,在非晶衬底上成功地制备了硫化钴的Co9S8和Co3S4混合相、Co3S4纳米球、纳米线。运用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等仪器对产物进行了表征。结果表明硫化钴在硫脲过量的情况及不同磁场强度下,逐渐由Co9S8和Co3S4混合相向Co3S4转变,并且部分样品中有纳米线的生成。我们研究认为磁场诱导了Co3S4纳米线的生长,并对化学反应的速率、形貌及微观结构及产物相变产生了影响。同时,对Co3S4纳米球、纳米线的形貌和生长机理进行了初步探讨。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章磁性硫化物纳米材料的研究进展

1.1引言

1.2磁性纳米材料

1.3磁性硫化物纳米材料

1.3.1磁性硫化物纳米线

1.3.2硫化物纳米薄膜材料

1.3.3硫化物纳米球

1.4本章小结

第二章超声喷雾热解法制备Co9S8纳米球壳及薄膜

2.1超声喷雾热解技术

2.1.1引言

2.1.2超声喷雾热解沉积薄膜技术的原理

2.1.3超声喷雾热解沉积硫化钴薄膜的工艺控制

2.1.4实验步骤

2.2 Co9S8纳米球壳结构的制备

2.2.1引言

2.2.2实验部分

2.2.3结果与分析

2.3Co9S8纳米结构薄膜的制备

2.3.1引言

2.3.2 Co9S8薄膜制备与表征

2.3.3衬底温度对硫化钴薄膜结构的影响

2.3.4衬底到喷嘴的距离对薄膜生长的影响

2.3.5前驱体溶液浓度对薄膜生长的影响

2.3.6Co9S8纳米薄膜的介电性质

2.4本章小结

第三章磁场诱导硫化钴纳米结构生长

3.1引言

3.2实验过程和装置

3.3结果与分析

3.3.1XRD分析

3.3.2形貌分析

3.4反应机理分析

3.4.1三种不同磁场情况下产物的生长机理

3.4.2磁场诱导Co3S4大尺度纳米单晶线的生长

3.4.3磁场在产物形成过程中的作用原理分析

3.5本章小结

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢