激光熔蒸制備納米結(jié)構(gòu)和掃描探針顯微術(shù)研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)的制備和性質(zhì)表征一直是納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的核心工作，而各種掃描探針顯微術(shù)的發(fā)展為納米科技提供了有力的工具，推動(dòng)了納米科技的飛速進(jìn)展。激光熔蒸技術(shù)作為一種有許多優(yōu)點(diǎn)的的納米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)，在科研和工業(yè)生產(chǎn)中日益受到更加廣泛的關(guān)注。 在我們的研究中，我們利用掃描探針顯微術(shù)(主要是掃描隧道顯微術(shù)和原子力顯微術(shù))來(lái)研究激光熔蒸法制備的納米結(jié)構(gòu)的表面形貌、電輸運(yùn)等性質(zhì)。下面我們分五章來(lái)敘述我們的工作。 第一章我們回顧了納米結(jié)構(gòu)

2、的制備技術(shù)和掃描探針顯微術(shù)的發(fā)展，并簡(jiǎn)單介紹了TiO2、TiSi2研究的進(jìn)展情況，引出我們的研究目的。 第二章簡(jiǎn)單介紹了超高真空系統(tǒng)和變溫掃描隧道顯微鏡(VTSTM)系統(tǒng)的建設(shè)，以及對(duì)變溫STM系統(tǒng)作的一些主要的改進(jìn)工作，為我們的研究工作做好儀器方面的準(zhǔn)備。 第三章在Si(111)表面上沉積很薄的一層TiO2薄膜，以之為前驅(qū)，在850℃退火制備了C54結(jié)構(gòu)的TiSi2納米島，利用STM原位研究了其表面形貌和電輸運(yùn)性質(zhì)，利

3、用XRD和XPS分別研究了納米島的結(jié)構(gòu)和成分。討論了C54-TiSi2的結(jié)構(gòu)與襯底和溫度的關(guān)系，我們認(rèn)為Si(111)襯底的對(duì)稱(chēng)性以及比較高的退火溫度對(duì)C54-TiSi2納米島的形成起了關(guān)鍵作用。對(duì)不同大小的納米島的輸運(yùn)性質(zhì)的研究，闡述了隨著TiSi2納米島的長(zhǎng)大，納米島與襯底Si之間的接觸由整流接觸向歐姆接觸的轉(zhuǎn)變。 第四章在Si(111)7×7和Si(100)2×1表面蒸發(fā)了約0.005ML的C60分子，然后用不同能量的波長(zhǎng)

4、為266nm的激光轟擊樣品表面，用STM探測(cè)激光作用前后表面形貌的變化。結(jié)果顯示：能量比較小的激光就可以破壞C60/Si(100)2×1的表面，而C60/Si(111)7×7表面卻穩(wěn)定的多，直到激光能量加大到17.5mJ/pulse都沒(méi)有完全破壞表面再構(gòu)和上面吸附的C60分子。我們認(rèn)為C60分子與不同的表面的吸附性質(zhì)是產(chǎn)生這樣的不同作用的原因。 第五章在新解理的云母表面上利用脈沖激光熔蒸技術(shù)制備了不同厚度的TiO2薄膜，利用原子

5、力顯微鏡(AFM)和場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡研究了不同厚度的薄膜的表面形貌，使用透射電子衍射確定了薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用XPS研究了薄膜的成分和各成分的價(jià)態(tài)，并通過(guò)從襯底上剝離薄膜，測(cè)量了薄膜與襯底之間的吸附強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)討論，我們認(rèn)為T(mén)iO2薄膜的特殊結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)應(yīng)力是引起薄膜分層起泡的主要原因，同時(shí)，各種應(yīng)力之間的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了起泡的臨界厚度約為25nm；而三次和六次對(duì)稱(chēng)的起泡疇，則直接反映了云母襯底的對(duì)稱(chēng)性以及TiO2薄膜與云母襯底之間的各向異性