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纳米材料在纳米电了学、光子学、磁器件等方面有着广阔的应用空间。自从Iijima发现纳米碳管以来,各种新颖的一维纳米材料如纳米线、纳米棒、纳米带和纳米同轴电缆等相继被发现,成为纳米科学的前沿,而它们最有意义的应用之一就是在纳米电子学领域。纳米线既可以作为功能单元,也可以作为导电通道,是研究电子输运的良好模型体系。对纳米线电学性质的研究是纳米电子器件科学的重要组成部分,所以纳米电子学最近受到了全球范围的关注和快速发展。
电荷转移型金属有机复合物是一种具有独特的电学、光学性质的有机功能材料。用其制成的薄膜具有光致变色特性,可应用于光存储;有时在其晶体的一个特定方向施加一定电场还会呈现负阻特性。本文主要研究电荷转移型金属有机复合物一维纳米结构的特性,并探讨其应用。
利用化学气相沉积方法,通过改变实验条件,制备了多种形貌的CuTCNQ一维纳米结构。通过SEM、TEM、XRD、XPS等测试手段,对样品的形貌、结构和成分进行了表征,发现所制备的CuTCNQ为单晶结构。实验还发现制备过程中升温速率的改变对最终生成的CuTCNQ形貌有直接的影响,快速升温时生成的CuTCNQ是粗直的纳米棒,其顶端呈正方型,而慢速升温时则会得到柔软的纳米带,其顶端呈针尖状。据此我们提出了CVD法中CuTCNQ纳米结构的生长模型,很好地解释了CuTCNQ-维纳米结构的不同形貌特性。对所生成的CuTCNQ样品进行了场致电子发射性能测试表明:不同形貌的CuTCNQ具有不同的场发射性质。快速升温和慢速升温所得到的CuTCNQ纳米结构场发射阈值和相对增强因子都大不相同。
利用阳极氧化铝模板,在溶液中制备了具有较大长径比的AgTCNQ纳米线阵列。该方法具有反应时间短,操作简单,产品形貌和取向一致的特点。所制备的AgTCNQ纳米线直径可以通过调整模板孔道直径控制,而其长度可以通过不同的反应时间控制。将所制备的AgTCNQ阵列用于场发射性能测试,发现其具有良好的场发射性能:开启电压(场发射电流达到10μA/cm2时所需要的电压)为1.51Vμm-1,而达到1mA/cm2所需要的电压为4.10Vμm-1。
本文还探讨了纳米隧道结特性,测试了包括C60分子膜,以及具有相同官能团但含不同链长的有机分子在Au电极上组装单分子膜的I-V特性,实验发现长链分子的击穿电压明显高于短链分子。