鎳和氧化鎳有序孔陣列的構(gòu)筑及其性能研究.pdf

1、納米技術(shù)已經(jīng)從對(duì)納米材料的合成及其基礎(chǔ)性質(zhì)的探索，發(fā)展到利用不同維度納米材料獨(dú)特的性質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用的研究。近年來(lái)，納米材料的新研究熱點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)向二維有序納米結(jié)構(gòu)陣列的合成及其性質(zhì)研究。目前，對(duì)于二維有序納米陣列結(jié)構(gòu)的研究已逐漸成為材料科學(xué)研究的前沿重要課題，在光學(xué)，光子學(xué)，光電子器件，磁學(xué)，信息科學(xué)，傳感器，催化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，熱電，生物技術(shù)等方面都有著很好的發(fā)展應(yīng)用前景。二維有序納米陣列結(jié)構(gòu)是納米材料體系的重要組分，是指在二維空間內(nèi)選擇相

2、應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)單元（如顆粒、團(tuán)簇、納米級(jí)孔洞、納米絲）按一定規(guī)律組成的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)體系。
　　本論文中采用單層膠體晶體模板技術(shù)，利用恒電流沉積、熱氧化處理和磁控濺射等方法，合成宏觀尺度上有序的納米孔陣列結(jié)構(gòu)，并研究其結(jié)構(gòu)相關(guān)的物性。論文重點(diǎn)探究了有序孔陣列結(jié)構(gòu)的控制與合成方法，探索與陣列體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的性質(zhì)。研究的內(nèi)容如下:
　　1、Ni及Ni-Pt合金有序孔陣列的構(gòu)筑及磁性研究
　　以聚苯乙烯膠體晶體為模板，采用恒電流沉積的

3、方法在ITO基底上構(gòu)筑了單質(zhì)Ni，還在柔性的PET/ITO基底上構(gòu)筑了Ni和Ni-Pt合金有序孔陣列結(jié)構(gòu)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、能譜儀(EDS)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)和磁力顯微鏡(MFM)表征了樣品的結(jié)構(gòu)、組分和磁學(xué)特性。結(jié)果顯示，所制備的單質(zhì)Ni有序孔陣列結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)六方規(guī)則排列，磁性分析表明樣品為具有較小矯頑力的良好軟磁材料，其矯頑力和剩磁率隨角度（外磁場(chǎng)與微納陣列夾角）變化存在一定的規(guī)律。結(jié)合理論進(jìn)行

4、分析，單質(zhì)Ni有序孔陣列本身的形狀各向異性是其取得優(yōu)良磁學(xué)性能的重要原因，孔洞形狀各向異性和薄膜本身磁晶各向異性的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制是造成其磁性發(fā)生變化的物理本質(zhì)。所制備的Ni-Pt合金有序孔陣列結(jié)構(gòu)可彎曲，其孔同樣呈六方規(guī)則排列，孔徑約為300 nm，孔間距約500 nm，材料中Pt元素的含量約為1.3％。磁性分析表明樣品同樣為具有較小矯頑力的良好軟磁材料，在平行和垂直與磁場(chǎng)方向測(cè)得的矯頑力分別為495.77 A/m和770.71A/m，具有磁

5、各向異性特點(diǎn)。
　　2、二維及三維氧化鎳有序孔陣列的構(gòu)筑及磁性研究
　　以聚苯乙烯膠體晶體為模板，采用電化學(xué)沉積與熱氧化處理相結(jié)合的方法在ITO基底上構(gòu)筑了二維及三維NiO有序孔薄膜。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)考察了樣品的形貌、結(jié)構(gòu)和磁學(xué)特性。結(jié)果顯示，所制備的NiO有序大孔薄膜的孔徑和孔間距均為500 nm，三維NiO有序大孔薄膜厚度為2.4μm。磁性分析表明二維及三維NiO有序大孔薄膜樣品均為具有較

6、小矯頑力的良好軟磁材料，具有磁各向異性的特點(diǎn)。
　　3、NiO-ZnO異質(zhì)結(jié)有序孔陣列的構(gòu)筑及其電學(xué)性能研究
　　以聚苯乙烯膠體晶體為模板，利用恒電流沉積與熱氧化處理相結(jié)合的方法在ITO基底上構(gòu)筑p型NiO薄膜，在此NiO薄膜襯底上通過(guò)磁控濺射制備n型ZnO薄膜，選用合適的生長(zhǎng)條件，制備出NiO/ZnO異質(zhì)結(jié)，此異質(zhì)結(jié)構(gòu)是由下而上依次生長(zhǎng)在襯底上的p型NiO有序多孔薄膜和n型ZnO薄膜所構(gòu)成。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀