纳米金属Al,Au等薄膜的电阻非线性效应的研究

摘要

纳米金属薄膜是一种不连续的金属薄膜，其薄膜厚度在纳米级别，其膜层表面具有明显的量子点结构。纳米金属薄膜由于具有现代纳米薄膜和普通复合材料的双重优点，其正在演变为纳米材料的一个重要部分并引起越来越多的关注和研究。纳米金属薄膜表面的颗粒尺寸小至纳米量级时，则会引起库伦阻塞效应和共振隧穿效应。故而此纳米薄膜具有不同于微观和宏观的低唯物性，并且表现出了很多特殊的物理化学性质。根据纳米薄膜的这些特性，国内外已经研究出了具有量子点结构的二极管等单电子器件。随着一维方势垒的隧穿问题的研究，其展现出了微观粒子的隧道效应，从而双势垒系统透射系数和能级结构也得到了广泛的关注，由于双势垒系统具有小尺寸和负微分等电阻特性，在量子器件等领域具有良好的应用前景，可设计制作超高频振荡器，灵敏开关等，科学家们对这方面正在进行着积极地研究工作。本文理论计算并模拟了双方势垒贯穿的电流密度随电压的变化关系，实验部分利用纳米硅衬底生长纳米金属薄膜，并研究了其导电特性。
　　 本论文的结构如下:第一章为绪论部分，简单介绍了纳米金属薄膜的研究情况及本文的目的和意义。第二章是实验部分，主要讲述了纳米硅衬底和纳米金属薄膜的制备工艺，并对不同条件下制备的样品进行SEM的表征，得到了最优的制备条件。第三章是理论模拟部分，主要阐述了一维单方势垒和双方势垒的计算方法;应用Matlab进行模拟其I-V特性曲线，并对不同参数的曲线进行了分析对比。第四章是测量结果分析部分，主要对金属纳米薄膜的伏安特性曲线进行了分析。在不同实验条件得到的不同膜厚的薄膜，其伏安特性曲线出现了震荡电流峰和负阻现象。第六章是总结和展望部分。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 纳米薄膜及其性质

1．3 纳米金属膜的制备方法

1．3．1 真空蒸发镀膜法

1．3．2 离子溅射镀膜

1．3．3 溶胶凝胶法

1．3．4 分子束外延法

1．3．5 电化学法

1．3．6 金属的有机化学沉积法

1．4 金属薄膜的导电特性理论研究

1．5 本论文选题的目的以及意义

1．6 本章小结

第二章 表面纳米金属薄膜的制备

2．1 表面纳米金属薄膜的制备过程和实验所需仪器设备以及原材料

2．1．1 表面纳米金属薄膜的制备过程

2．1．2 试验中所需仪器设备

2．1．3 制备表面纳米金属薄膜所需原材料

2．2 表面纳米金属薄膜硅衬底的制备

2．2．1 纳米结构衬底材料及制备方法的选择

2．2．2 纳米结构硅衬底的制备

2．3 表面纳米结构硅衬底的表征

2．3．1 腐蚀时间不同的纳米硅衬底的表征

2．3．2 P型硅衬底和N型硅衬底的表征

2．3．3 表面电阻率不同的硅衬底的表征

2．4 表面纳米金属(Al、Au)薄膜的制备

2．4．1 蒸发镀膜蒸镀Al膜

2．4．2 溅射镀膜溅射Au膜

2．4．3 生长双层纳米金属薄膜

2．5 表面纳米金属(Al、Au)薄膜的表征

2．5．1 蒸镀Al量子薄膜表面形貌的表征

2．5．2 溅射Au量子薄膜表面形貌的表征

2．5．3 双层纳米金属薄膜表面形貌的表征

2．6 本章小结

第三章 理论模型的模拟计算

3．1 粒子流密度的计算

3．2 一维单方势垒的计算

3．3 一维双方势垒的计算

3．4 一维双方势垒伏安特性曲线的模拟

3．5 双方势垒伏安特性曲线分析

3．5．1 势阱宽度改变对伏安特性的影响

3．5．2 垒宽变化对伏安特性的影响

3．5．3 势垒高度变化对伏安特性的影晌

3．6 本章小结

第四章 金属纳米薄膜的伏安特性曲线分析

4．1 蒸镀Al纳米薄膜的伏安特性曲线分析

4．2 溅射Au纳米薄膜的伏安特性曲线分析

4．3 双层纳米薄膜的伏安特性曲线分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录1

致谢

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