【摘要】：氮化硼納米帶(Boron Nitride Nanoribbon)是超薄的二維III-V族納米材料。根據(jù)邊緣態(tài)的手性分類,BNNR可分為鋸齒型納米帶和扶手椅型納米帶。第一性原理計(jì)算表明,鋸齒型BNNR的帶隙與納米帶寬度有關(guān),并且可以通過外部電場(chǎng)和不同程度的邊緣氫化來調(diào)節(jié)。盡管塊狀六方氮化硼(Hexagonal Boron Nitride)晶體是電絕緣的,但是BNNR可以通過邊緣氫化,氟化和氧官能團(tuán)化制成半金屬的導(dǎo)電特性。因此,BNNR對(duì)于納米級(jí)電子,自旋電子,光電子等應(yīng)用具有十分廣泛的意義,所有這些應(yīng)用都需要大量高質(zhì)量的BNNR。然而,BNNR的合成相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性,目前BNNR的產(chǎn)量很低。基于以上的問題,本課題進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:1)堿金屬催化劑裂解改進(jìn)方法制備BNNR;2)對(duì)BNNR特征尺寸的可控生長(zhǎng)條件進(jìn)行研究3)制備BNNR的測(cè)試電極,并且進(jìn)行相應(yīng)的電學(xué)特性測(cè)試及分析。采用堿金屬催化劑硝酸鋰,降低反應(yīng)所需要的活化能,增強(qiáng)催化作用,采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)步驟,可以高效制備出高純的BNNR。分析各種實(shí)驗(yàn)條件,探究了催化劑濃度,反應(yīng)溫度,氣流量大小,反應(yīng)時(shí)間這四個(gè)條件;在催化劑濃度范圍為1mol/L到2mol/L之間,制備的BNNR產(chǎn)量最高;反應(yīng)溫度越高,制備的BNNR的長(zhǎng)寬比越大;氣流量越大,雜質(zhì)濃度越小;反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),制備的BNNR厚度越薄。利用光刻以及磁控濺射的方法可以制備出電極寬度20微米,電極間隙2微米的叉指電極結(jié)構(gòu);分析電學(xué)特性測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),BNNR表現(xiàn)出良好的電學(xué)特性,相比于氮化硼納米管(Boron Nitride Nanotube)的禁帶寬度為5.5e V,導(dǎo)電特性要好一些;多根BNNR的電學(xué)特性受到其本身長(zhǎng)寬比的影響,并且長(zhǎng)寬比越大,電學(xué)特性越好;單根BNNR的電學(xué)特性表現(xiàn)出庫(kù)侖阻塞的作用。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文可能由于鉀嵌入斷裂點(diǎn)后產(chǎn)生的排斥力，，隨后的裂解沿著 BNNT 軸線縱向開始進(jìn)行。在形成之后，許多 BNNR 仍然附著在母體 BNNT 上，并且可以通過在諸如異丙醇的溶劑中超聲處理來分離。并且大多數(shù) BNNT 都是扶手椅形或鋸齒形的手性結(jié)構(gòu)，由于“解壓縮”過程的縱向性質(zhì)，所得到的 BNNR 應(yīng)該繼承這些結(jié)構(gòu)特征，即制備出的 BNNR 也為鋸齒形或者扶手椅形。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文氣體流量會(huì)導(dǎo)致 BNNT 脫落形成 BNNR；最后，通過 HCl 漂洗來純化。至此完成了對(duì) BNNR 的制備。此研究中制備 BNNR 使用了兩種不同類型的 BNNT：商業(yè)產(chǎn)品 BNNT，即 LLC的 BNNT P1-Beta 和 Glenn 的產(chǎn)品 GRC BNNT。如圖 1-2（a）所示，BNNT P1-Beta包括小管，大部分具有 2 至 3 層的壁，圖 1-2（b）表示的是利用這種 BNNT 剝離制備出的 BNNR。圖 1-3（a）表示的是 Glenn 的產(chǎn)品 GRC BNNT，主要包括大管，大部分直徑大約為 300 納米，管壁厚度為 100 納米，它是通過將固體硼和商業(yè)購(gòu)買的碳納米管（含有鐵催化劑）的混合物暴露于 1300℃純氨而制成的；圖 1-3（b）表示的是利用這種 BNNT 剝離制備出的 BNNR。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O613.81;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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4 明q

本文編號(hào)：2633994