论文部分内容阅读
近些年来，金属(金属氧化物)纳米结构在微纳器件、发光材料以及新能源等领域的研究越来越广泛。如何更好地制备金属(金属氧化物)纳米结构已成为该领域的一个重要研究课题。本论文研究了掠射角沉积方法(GLAD)制备锡、锌和铜的纳米结构；制备了Zn/Sn复合结构，生长了Zn纳米片；利用高温退火氧化了这些金属纳米结构，制备了纳米壳层结构；并将掠入射小角散射(GISAXS)与扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等传统表征技术相结合，不仅获得了它们的形貌和结构特征，分析了实验影响因素和形成机理，同时得到了这些纳米结构在统计上的尺寸分布和取向信息。
本研究工作主要包括四个方面。⑴成功生长了平行于基片法线方向的锡纳米棒，研究了锡纳米棒在不同温度下的氧化效应。纳米棒大部分具有四方和六方外形，是GLAD方法的阴影效应与原子扩散共同作用的结果。⑵分别在静止和旋转的基片上生长了倾斜的和竖直的铜纳米棒，尺寸分布较为均匀。其X射线衍射谱证明了铜纳米棒是非晶；用GISAXS分析了倾斜铜纳米棒的尺寸分布情况，得到的结果与SEM结果基本一致。⑶分别在硅和玻璃基片上制备了锌纳米棒，发现二者没有太大的区别，锌纳米棒都具有分立特征，而通过GISAXS的分析还知道锌纳米棒沿着基片法线方向具有各向异性。⑷通过向竖直的锡纳米棒中蒸发锌的方法，获得了Zn/Sn复合结构和锌纳米片，通过结构表征，知道纳米片具有单晶结构。同时，研究了锌纳米片在不同温度下的氧化效应。对锌表面能的计算结果表明：形成锌纳米片状结构的主要因素是源自锌不同晶面的表面能差异，不受基片的影响。在一定范围内，沉积速率、背底气压的变化会改变纳米片的形状和大小。
本文的创新点是利用GLAD方法制备了Zn/Sn复合结构，得到了Zn纳米片，研究了其结构特征和生长机理；利用GISAXS分析了纳米结构的统计分布信息。总之，通过对锡、铜、锌等三种金属纳米结构的制备和氧化研究，为进一步制备金属氧化物异质结和太阳能电池制备奠定基础，本文也为将来利用GLAD方法生长其它金属纳米结构积累了有益的实验数据和机理参考。