热蒸发法制备碲纳米线的研究

论文摘要

本论文研究了采用热蒸发法,利用自制的简易装置制备碲纳米线。系统研究了实验装置、蒸发源材料、蒸发温度、加热时间和催化剂等因素对Te纳米线生长的影响。在此基础上,确定了适宜碲纳米线生长的条件。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和能谱仪（EDS）等,对所制备纳米线的形貌、成分、晶体结构及生长取向进行了检测分析,并对纳米线的生长机制进行了探讨,得出如下主要结论：温度是能否成功制备纳米线的关键因素之一,在本实验条件下,制备碲纳米线的最佳温度为560℃；随着加热时间延长,纳米线只在长度方向上尺寸增加,其直径基本上不发生变化,纳米线的表面形貌也不发生变化；催化剂对纳米线的生长有很大影响,实验结果表明,没有涂金胶催化剂的生长基片上没有碲纳米线生成；优选出的制备碲纳米线的最佳条件为：以Bi2Te3为蒸发源材料、金胶溶液为催化剂,蒸发温度在560℃、加热时间为9-12h。在此条件下,可制备出大量Te纳米线,其长度可达几十微米,直径在30-60nm范围,且直径粗细均匀,表面光滑；检测与分析结果表明：所制备的碲纳米线为三方晶系t-Te单晶体,纳米线是沿其[101]方向择优取向生长,其生长机制符合VLS生长机制；

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.2 纳米材料的特性
• 1.2.1 表面效应
• 1.2.2 量子尺寸效应
• 1.2.3 小尺寸效应
• 1.2.4 宏观量子隧道效应
• 1.2.5 库仑阻塞和量子介穿
• 1.2.6 介电限域效应
• 1.3 纳米线的制备方法
• 1.3.1 化学气相沉积（CVD）
• 1.3.2 水热合成法（Hydrothermal synthesis）
• 1.3.3 溶剂热合成法（Solvothermal synthesis）
• 1.3.4 电化学沉积法（Electrochemical deposition）
• 1.3.5 模板合成法（Template synthesis）
• 1.3.6 热蒸发法（Thermal Evaporation）
• 1.4 纳米线的生长原理
• 1.4.1 气—液—固（Vapor-Liquid-Solid,VLS）生长机制
• 1.4.2 气—固（Vapor-Solid,VS）生长机制
• 1.4.3 溶—液—固（Solution-Liquid-Solid,SLS）生长机制
• 1.5 碲的性质
• 1.6 课题研究意义和内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验前准备
• 2.3.2 实验过程
• 2.3.3 实验参数选择
• 2.4 纳米线测试
• 2.4.1 场发射扫描电镜
• 2.4.2 X射线衍射
• 2.4.3 透射电子显微镜
• 2.5 本章小结
• 第3章 碲纳米线的制备
• 3.1 蒸发源材料的选择
• 3.2 实验装置
• 3.2.1 实验装置一
• 3.2.2 实验装置二
• 3.3 加热温度的优选
• 3.4 催化剂的影响
• 3.5 加热时间的影响
• 2TeO₅薄膜的制备'>3.6 Bi₂TeO₅薄膜的制备
• 3.7 本章小节
• 2TeO₅薄膜的检测与分析'>第4章 Te纳米线和Bi₂TeO₅薄膜的检测与分析
• 4.1 碲纳米线的检测与分析
• 4.1.1 碲纳米线的形貌分析
• 4.1.2 碲纳米线的相分析
• 4.1.3 高分辨透射电镜分析
• 2TeO₅薄膜的分析'>4.2 二维Bi₂TeO₅薄膜的分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢