金較高的功函數(shù)(4.5~5.2 eV)使得其費(fèi)米能級(jí)遠(yuǎn)低于真空能級(jí),所以純金并不是良好的電子發(fā)射材料,然而研究表明烷烴鍵合金納米顆粒(Au nanoparticle,Au NP)明顯提高Au NP薄膜的光電子發(fā)射能力。熱處理顯著影響Au NP薄膜結(jié)構(gòu)、形貌甚至Au NP尺寸,從而影響其光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性能,但其對(duì)Au NP薄膜光電子發(fā)射的影響尚不明確。因此,有必要開展熱處理對(duì)Au NP薄膜光電子發(fā)射影響的研究,進(jìn)一步理解Au NP薄膜光電子產(chǎn)生和發(fā)射機(jī)制。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1.兩相法合成尺寸可調(diào)和尺寸分布均一的巰基十一酸包裹Au NP(1)采用一步兩相法制備巰基十一酸(Mercaptoundecanoic acid,MUA)修飾劑包裹Au NP,研究了修飾劑與金原子的不同配比對(duì)Au NP尺寸的影響。結(jié)果表明各種尺寸Au NP尺寸分布均一(具有較小的尺寸偏差),呈單分散狀態(tài);大部分MUA與Au NP表面形成Au-S而連接;所得Au NP具有面心立方結(jié)構(gòu)。這些高度純化的Au NP具有活性表面功能團(tuán)(COOH),在生物傳感、自組裝、光學(xué)和電子器件方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。(2)采用兩步兩相法制備大尺寸MUA包裹Au NP(5 nm),并考察其穩(wěn)定性。2.熱處理增強(qiáng)Au NP超薄膜光電子發(fā)射的研究通過(guò)硅晶片上殼聚糖薄涂層靜電吸附平均直徑為1.4 nm MUA包裹的Au NP,制備了厚度約為10nm的超薄膜,原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)和掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)表明Au NP在薄膜中分布較為均勻且薄膜較平整。進(jìn)一步采用紫外光電子能譜(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy,UPS)研究了不同熱處理溫度對(duì)超薄膜的二次電子發(fā)射能力的影響,結(jié)果表明適度的熱處理有助于超薄膜二次電子發(fā)射強(qiáng)度的提高,尤其是經(jīng)150℃熱處理的薄膜二次電子發(fā)射峰強(qiáng)是未處理樣品的4倍,更高的熱處理溫度造成二次電子發(fā)射峰強(qiáng)度急劇下降。本文結(jié)果有助于推動(dòng)有機(jī)配體包裹Au NP超薄膜在光電子發(fā)射材料方面的應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383
【部分圖文】：

第 1 章 引言納米顆粒（Au NP）具有獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì)，但納米尺寸 Au面易于團(tuán)聚，為了便于應(yīng)用和研究 Au NP，常采用有機(jī)配體包裹 體包裹 Au NP 可構(gòu)建二維或三維納米結(jié)構(gòu)，其中 Au NP 薄膜已成, 2]。近年來(lái)，大量研究集中于 Au NP 薄膜的物理、化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)[3, 4]和電化學(xué)傳感[5, 6]、催化[7, 8]和光電子器件[9-11]等。強(qiáng)電子發(fā)射的現(xiàn)象通常只出現(xiàn)在寬禁帶材料中，如金剛石晶體和類2]。這是因?yàn)閷捊麕Р牧系膶?dǎo)帶位于真空能級(jí)上方（見(jiàn)圖 1.1），因此電子親核勢(shì)（negativeelectronaffinity，NEA）的特性，使得電子發(fā)沒(méi)有勢(shì)壘。最近，研究表明由巰基烷烴鍵合 Au NP 形成的薄膜具子發(fā)射能力[13]。相對(duì)于金剛石材料，AuNP 制備簡(jiǎn)便和造價(jià)經(jīng)濟(jì)，料具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

圖 1.2 （a）對(duì)于 Au-S 未鍵合的 AuNP/配體界面計(jì)算的總 DOS; （b）用 Au-S 鍵合 AuNPs/配體界面計(jì)算的軌道特異性部分 DOS;（c）從 AuNPs 向烷烴配體傳遞 SE 和 NEA配體 SE 發(fā)射的示意圖[13]Figure 1.2 (a) total DOS calculated for theAu NP/ligand interface withoutAu-S bonding; (b)orbital specific partial-DOS calculated for theAuNP/ ligand interface withAu-Sbonding; (c) pictorial illustration of the transmission of SE fromAuNP to alkane ligandand the emission of SE by the NEA ligand[13]1.2 熱處理對(duì) Au NP 薄膜形貌、光學(xué)和導(dǎo)電性能影響的研究現(xiàn)狀1.2.1 熱處理對(duì) Au NP 薄膜形貌影響的研究大量研究討論了熱處理對(duì) Au NP 薄膜形貌的影響，其中大部分工作都集中在微米尺度上論述 Au NP 的團(tuán)聚[18-20]，但 Shimizu 等提出了一種從納米尺度研究熱處理對(duì) AuNP 影響的簡(jiǎn)單方法，該方法是通過(guò)固態(tài)熱處理烷基硫醇包裹 Au

a)熱處理前和(b) 150, (c) 190, and (d) 230 °C 處理 DT-Au NP 以及(e) 250 °DT-Au 的 TEM 和尺寸分布圖3 TEM images and size distributions of DT-Au nanoparticles (a) as-prepared aheat treatment at (b) 150, (c) 190, and (d) 230 °C and (e) ODT-Au nanoparttreated at 250 °C[21]處理對(duì) Au NP 薄膜光學(xué)性質(zhì)影響的研究研究熱處理對(duì) Au NP 薄膜光學(xué)性質(zhì)影響，通常將 Au NP 在透。Zhang 等研究了金納米顆粒單層在玻璃載片上的熱誘導(dǎo)行為[

【參考文獻(xiàn)】

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2 楊鐵瑩;文聞;陰廣志;李曉龍;高梅;顧月良;李麗;柳義;林鶴;張興民;趙濱;劉亭坤;楊迎國(guó);黎忠;周興泰;高興宇;;Introduction of the X-ray diffraction beamline of SSRF[J];Nuclear Science and Techniques;2015年02期

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本文編號(hào)：2828098