外場作用下一維納米材料的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、作為構(gòu)建納米器件的重要納米結(jié)構(gòu)--一維納米線，其結(jié)構(gòu)、性能決定了納米器件的可靠性、穩(wěn)定性，因而研究一維納米材料的結(jié)構(gòu)、成分以及性質(zhì)在外場(熱場、電場、力場等)條件下的響應(yīng)具有重要意義。本論文基于原位透射電子顯微技術(shù)研究了一維納米材料在電子束輻照、電場、力場作用下結(jié)構(gòu)與性能的演化過程。具體內(nèi)容包括：
　　(1)在透射電子顯微鏡(TEM)的電子束輻照下，研究了碳管包覆Sn納米棒在室溫和高溫下的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明：1)室溫電子束輻照

2、作用下，金屬Sn表面原子獲得4.4eV的轉(zhuǎn)移能量，此能量高于Sn表面原子的位移能3.04eV，因此表面擴(kuò)散效應(yīng)明顯，金屬發(fā)生遷移。若碳管為封閉型，則在某些未被金屬完全填充的碳管內(nèi)可實(shí)現(xiàn)金屬在晶態(tài)下的完全填充；若碳管為未封閉型，則在開口端形成Sn-CNT杵狀結(jié)構(gòu)；2)加熱至高溫(270℃)時(shí)，電子束輻照與熱場共同作用下碳管收縮，熔態(tài)金屬Sn受擠壓后發(fā)生遷移，并在碳管開口端處形成Sn-CNT杵狀結(jié)構(gòu)。
　　(2)研究了碳管包覆Fe-C

3、o合金在電遷移力作用下的質(zhì)量遷移過程并利用基于電流、電子束輻照、預(yù)加勢壘的方式實(shí)現(xiàn)簡單調(diào)控。結(jié)果表明：1)發(fā)生質(zhì)量遷移的臨界電流主要集中在100μA附近且與碳管的直徑呈近似拋物線關(guān)系，臨界電流密度約為1.59×107A/cm2；2)通過聚焦電子束可修裁碳納米管，使包覆金屬在電遷移力下在該處富集并構(gòu)建金屬-碳異質(zhì)結(jié)，該異質(zhì)結(jié)具有良好的導(dǎo)電性；3)通過電子束輻照和焦耳熱作用，可實(shí)現(xiàn)人為施加0.1eV范圍內(nèi)的勢壘。
　　(3)通過原位力

4、加載，初步研究了一維無機(jī)WS2納米管的力學(xué)行為。結(jié)果表明：1)在軸向擠壓實(shí)驗(yàn)中，得益于WS2納米管較大的層間距及S-W-S的三明治結(jié)構(gòu)，1-2次小角度(～30°)擠壓作用不會(huì)破壞WS2納米管層內(nèi)W原子與S原子共價(jià)鍵，而層間的范德華力隨著壓力的撤消可以恢復(fù)，因而WS2納米管表現(xiàn)出良好的韌性；若直接施以一次大角度(～90°)擠壓或多次小角度擠壓，WS2納米管最大變形處的最外層原子共價(jià)鍵和層間的范德華力則無法完全恢復(fù)，最大變形處的最外層管壁局