有机高分子与无机半导体纳米材料的电子显微学研究

摘要

一维纳米材料，如纳米管、纳米线和纳米带等，因其独特的物理化学性质，以及在纳米器件、光电子器件、微传感器等方面的潜在的应用前景，已经成为纳米科技研究的热点之一。本论文综合利用扫描电子显微镜、场发射高分辨透射电子显微镜、选区电子衍射、电子能量损失谱、X-射线能量谱及X-射线衍射仪等先进的表征手段对几种有机聚合物纳米管（线）以及两种无机半导体一维纳米材料进行了研究，主要工作如下:
　　(1)采用聚合物溶液浸润模板法，分别制备了聚苯乙烯、聚酰胺6及聚酰胺66纳米管与纳米线，利用场发射高分辨透射电子显微镜，获得了聚苯乙烯及聚酰胺6纳米管的高分辨像;研究了聚苯乙烯和聚酰胺6纳米管的结晶情况，发现聚合物一维纳米材料的结晶度高于聚合物块材的结晶度;利用电子能量损失谱，结合场发射高分辨透射电镜，研究了聚苯乙烯纳米管的结构，计算了聚苯乙烯纳米管的C=C与C-C的比例，这一结果与理论计算结果一致;
　　(2)对化学气相沉积法制备的单斜β-Ga2O3纳米材料进行了研究。研究发现:催化剂比例不同，制备的β-Ga2O3纳米线的形貌不同，分别为晶粒融合纳米线、单晶纳米线及纳米棒;在制备的β-Ga2O3纳米线中，还发现了核-壳结构的纳米线，利用电子能量损失谱证实核-壳结构的成分均为Ga2O3;单晶纳米线的择优生长取向为[202]，利用气-固生长机理阐明了单晶β-Ga2O3纳米线的生长机制;
　　(3)对固相源化学气相沉积法制备的InGaAs化合物半导体纳米线进行了研究。研究发现:InGaAs纳米线有两种不同的形貌，一种表面光滑，另一种表面呈锯齿形貌，两种形貌随机出现，同时存在。通过高分辨率透射电子显微镜分析发现，锯齿状的形貌是由于周期性出现的孪晶所导致，而InGaAs纳米线表面光滑部分的内部不存在孪晶等缺陷;另外，InGaAs纳米线头部催化剂颗粒有两种不同结构，一种是六方相的Au4In，另一种是立方相的AuIn2;催化剂颗粒微观结构的不同对InGaAs纳米线的微观结构没有影响，根据研究结果推断了InGaAs纳米线的生长机理。