近年來(lái),微納結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)并被廣泛的應(yīng)用于光學(xué),傳感,微驅(qū)動(dòng),能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域。常見(jiàn)的微納結(jié)構(gòu)有以下幾種:管狀結(jié)構(gòu),褶皺狀結(jié)構(gòu),鏈狀結(jié)構(gòu),環(huán)狀結(jié)構(gòu)等。制備這些微納結(jié)構(gòu)的方法多種多樣,其中以卷曲納米技術(shù)為主的制備方法被廣泛應(yīng)用,它結(jié)合了自上而下方法和自下而上方法進(jìn)行納米薄膜生長(zhǎng)和薄膜刻蝕,進(jìn)而將具有內(nèi)應(yīng)力的納米薄膜從襯底上剝離,制備出形狀可控的三維微納結(jié)構(gòu)。由于內(nèi)應(yīng)力的作用,微納結(jié)構(gòu)的物理性能將發(fā)生改變,因此本文利用卷曲納米技術(shù)制備含耦合量子阱的三維微管,以卷曲微管為對(duì)象,通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)的方法研究體系內(nèi)應(yīng)力之間的關(guān)系以及應(yīng)變對(duì)其他性能的影響等,具體包括:1.理論部分,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)納米薄膜材料,結(jié)構(gòu),卷曲方向的研究,理解含耦合量子阱納米薄膜的制備機(jī)理;通過(guò)材料生長(zhǎng)及樣品制備方法的研究,了解制備納米薄膜的基本流程;掌握了這些概念后,通過(guò)線性應(yīng)變理論和電子能帶理論分析體系內(nèi)的應(yīng)變釋放和電子躍遷情況。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),將設(shè)計(jì)好的薄膜制備成微管,主要利用傳統(tǒng)光刻和化學(xué)濕法刻蝕工藝對(duì)薄膜進(jìn)圖形化處理,并選擇性的腐蝕犧牲層,從而使薄膜卷曲成微管。將制備好的微管用光致發(fā)光譜進(jìn)行測(cè)試... 

【文章來(lái)源】：上海師范大學(xué)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ReSe2材料系統(tǒng)起皺后的局部應(yīng)變情況圖圖(a)(b)為形如波紋的幾何圖形，圖(c)(d)為[23]

光學(xué)能隙的改變，提出在導(dǎo)帶和價(jià)帶上釋放雙軸應(yīng)變和單軸應(yīng)變，發(fā)現(xiàn)小了，能量都發(fā)生了紅移，因此只要系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)變釋放，不論何種應(yīng)變都統(tǒng)最終的性能，產(chǎn)生這種改變的原因是由于敏感于晶體內(nèi)鄰近原子軌道的費(fèi)米能級(jí)的變化，而原子軌道的相互作用隨著應(yīng)變的改變而改變。然變的作用，材料內(nèi)帶隙的變化使得聲子的色散也發(fā)生了改變，使其在拉發(fā)生了分裂，從而改變了系統(tǒng)內(nèi)磁學(xué)和電學(xué)特性。因此對(duì)于 ReSe2材料變作用的時(shí)候，會(huì)使得材料的電子結(jié)構(gòu)，聲子色散，自旋極化發(fā)生變響最終材料的光學(xué)，振動(dòng)和磁學(xué)性能。.2 應(yīng)變對(duì)鉸鏈狀黑磷熱電特性的影響黑磷(Black Phosphorus，簡(jiǎn)稱 BP)[24]的晶格是由雙原子層組成的，每由曲折的磷原子共價(jià)鍵連接而成，從而形成了一個(gè)類似于石墨烯狀的六，BP 的結(jié)構(gòu)如圖 1-2(a)所示。由于體系內(nèi)褶皺能量很大，因此沿著坐的磷原子就形成了鉸鏈狀，其內(nèi)具有很明顯的各項(xiàng)異性。

不同的微管；由于有五個(gè)周期的剛性層，因此可以制備出六種不同管徑的納米微管)。利用光學(xué)顯微鏡可以研究出樣品的形態(tài)和幾何特性，而用 442nm 的 HeCd激光器可以在室溫下測(cè)試出樣品的光學(xué)特性，如圖 1-3(a)右下角所示，簡(jiǎn)單的過(guò)程就是：激光在 50X 的目鏡下進(jìn)行聚焦后打在大小為 2 m 的樣品微小區(qū)域上，通過(guò)吸收激發(fā)能量后，樣品打出光子，能量經(jīng)過(guò)濾波器后被 CCD 收集。通過(guò)將二維納米薄膜和三維卷曲微管的 PL 譜進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，能量發(fā)生了紅移，二維納米薄膜經(jīng)過(guò)卷曲后能量變小，解釋為：系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力作用在量子阱上改變了量子阱的帶隙。而通過(guò)對(duì)剛性層的移除后發(fā)現(xiàn)，幾何形狀相同的微管在不同的管徑下能量也不盡相同。通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合后發(fā)現(xiàn)，如圖 1-3(b)所示：圖中藍(lán)色實(shí)線和紅色實(shí)線是理論計(jì)算經(jīng)描點(diǎn)后所得，藍(lán)色空心圓圈為單軸應(yīng)變釋放下的躍遷能量，紅色實(shí)心圓圈為雙軸應(yīng)變釋放下的躍遷能量。黑色實(shí)線為實(shí)驗(yàn)中用 10%的 HF 酸腐蝕犧牲層后測(cè)量到的躍遷能量。從圖中我們可以看出，前兩個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力為單軸應(yīng)變釋放，而后面四個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)力為雙軸應(yīng)變釋放。


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