激光熔蒸制備納米結構和掃描探針顯微術研究.pdf

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

2、的制備技術和掃描探針顯微術的發(fā)展，并簡單介紹了TiO2、TiSi2研究的進展情況，引出我們的研究目的。 第二章簡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，以及對變溫STM系統(tǒng)作的一些主要的改進工作，為我們的研究工作做好儀器方面的準備。 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結構的TiSi2納米島，利用STM原位研究了其表面形貌和電輸運性質(zhì)，利

3、用XRD和XPS分別研究了納米島的結構和成分。討論了C54-TiSi2的結構與襯底和溫度的關系，我們認為Si(111)襯底的對稱性以及比較高的退火溫度對C54-TiSi2納米島的形成起了關鍵作用。對不同大小的納米島的輸運性質(zhì)的研究，闡述了隨著TiSi2納米島的長大，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

4、為266nm的激光轟擊樣品表面，用STM探測激光作用前后表面形貌的變化。結果顯示：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都沒有完全破壞表面再構和上面吸附的C60分子。我們認為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制備了不同厚度的TiO2薄膜，利用原子

5、力顯微鏡(AFM)和場發(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)部結構，利用XPS研究了薄膜的成分和各成分的價態(tài)，并通過從襯底上剝離薄膜，測量了薄膜與襯底之間的吸附強度。經(jīng)過討論，我們認為TiO2薄膜的特殊結構和生長應力是引起薄膜分層起泡的主要原因，同時，各種應力之間的競爭導致了起泡的臨界厚度約為25nm；而三次和六次對稱的起泡疇，則直接反映了云母襯底的對稱性以及TiO2薄膜與云母襯底之間的各向異性