近年來，半導(dǎo)體納米材料因其具有與體材料不同的奇異的物理化學(xué)性質(zhì)以及廣泛的應(yīng)用而引起了人們的關(guān)注。眾所周知，納米材料的性質(zhì)不僅與材料本身的組成有關(guān)還與其單分散性和其它特征例如尺寸、形狀、晶相和暴露面等有關(guān)。隨著納米制備技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)了眾多的制備方法例如：物理蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、激光消融法、水熱/溶劑熱法以及溶膠凝膠法等用來進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)的可控制備。現(xiàn)如今，實(shí)現(xiàn)納米材料的可控制備逐漸成為了一個(gè)熱點(diǎn)問題。 同時(shí)，因?yàn)榧{米材料在高壓下所表現(xiàn)出了一些與體材料不同的奇異的壓縮行為，使得納米材料的高壓研究也吸引了人們的研究興趣。它為揭示納米材料奇異性質(zhì)提供了機(jī)會(huì)，并為人們建立新的理論和概念來指導(dǎo)納米材料的合成提供的可能。 銦基半導(dǎo)體納米材料(In2O3、InOOH、InN等)作為一類重要的半導(dǎo)體納米材料已經(jīng)被廣泛的關(guān)注并應(yīng)用在了太陽能電池、場發(fā)射器件、液晶顯示器以及氣敏元件中。所以在本論文中，我們選其作為研究對(duì)象進(jìn)行研究。同時(shí)因?yàn)槿軇岱ê突瘜W(xué)氣相沉積法有著裝置簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠以及由于其封閉的反應(yīng)條件帶來的綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被用來合成In2O3、InOOH和InN納米結(jié)構(gòu)。隨后我們對(duì)合成的樣品利用金剛石對(duì)頂砧(DAC)裝置對(duì)其進(jìn)行了高壓實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)的研究了它們的相變行為，具體如下： 1.一直以來，人們通常認(rèn)為溶劑熱反應(yīng)是受化學(xué)參量和熱力學(xué)參量影響的，但是對(duì)溶劑熱過程中升溫速率對(duì)目標(biāo)材料的成核和生長過程的影響報(bào)道得很少。在本論文中，我們以溶劑熱合成的InOOH/In2O3為研究對(duì)象以此說明溶劑熱反應(yīng)中升溫速率對(duì)其成核、生長有著重要的作用。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，在溶劑熱反應(yīng)過程中，不同的升溫速率可以觸發(fā)不同的生長機(jī)制，并隨之影響樣品的微結(jié)構(gòu)。因此，可以預(yù)料在利用溶劑熱反應(yīng)制備納米材料的過程中，控制升溫速率是控制材料的形貌、微結(jié)構(gòu)，甚至性質(zhì)的一個(gè)潛在途徑。 2.通常人們認(rèn)為納米材料和體材料在高壓下壓縮行為的差異受其尺寸和形貌差異的影響。然而，關(guān)于In2O3納米材料在高壓下壓縮行為，人們得到了一些矛盾的結(jié)果，這些矛盾的結(jié)果并不能簡單地用尺寸和形貌的差異來進(jìn)行解釋。在本論文中，我們發(fā)現(xiàn)除了尺寸和形貌以外，微結(jié)構(gòu)作為一個(gè)關(guān)鍵的因素對(duì)立方塊形狀的In2O3納米晶在高壓下的壓縮行為和相變途徑有著重要的影響。因此，可以預(yù)料通過控制納米材料的微結(jié)構(gòu)可能是調(diào)節(jié)它們?cè)趬毫ψ饔孟碌慕Y(jié)構(gòu)和彈性性質(zhì)的一個(gè)潛在途徑。 3.我們?cè)谑覝叵聦?duì)直徑均一的氮化銦(InN)納米線進(jìn)行了原位高壓同步輻射研究。在以往文獻(xiàn)報(bào)道中，人們普遍認(rèn)為InN會(huì)經(jīng)歷了一個(gè)從六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)到立方巖鹽礦結(jié)構(gòu)的完全可逆的相變，但是在本實(shí)驗(yàn)中的InN納米線卻出現(xiàn)了部分相變不可逆的現(xiàn)象，即完全卸壓后的樣品為立方巖鹽礦結(jié)構(gòu)和六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)InN的混合物。本研究的結(jié)果反映出了高壓作為一種重要的技術(shù)手段在合成立方巖鹽礦結(jié)構(gòu)的InN納米材料以及其它亞穩(wěn)相材料方面有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TN304;TB383.1
【部分圖文】：

第一章 緒論 納米科技與納米材料“納米”，是近幾十年被提出，但很快應(yīng)用在各行各業(yè)的一個(gè)新興詞匯。成為了形容尺度小的一個(gè)代名詞。“納米”其實(shí)是一個(gè)長度單位，在國際單(SI)中,1 nm=10-9m。如圖 1.1 為處于不同的尺度范圍內(nèi)的物體。通常人們把維空間中至少有一維尺度處于 1-100 nm 范圍內(nèi)，或由它們作為基本單元組材料稱為納米材料。而對(duì)于納米科技，正是研究包含在這一尺度范圍內(nèi)的物納米尺度范圍內(nèi)，物質(zhì)的物理、化學(xué)、生物性質(zhì)都會(huì)發(fā)生改變，因此，納米為我們提供了制造新的功能和智能材料的工具，并且能系統(tǒng)的調(diào)控這些處于尺度的材料，使其新奇的性質(zhì)得到廣泛應(yīng)用。

圖 1.2 利用飛秒激光微納加工技術(shù)制備出的 Au 的微納結(jié)構(gòu)隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，人們已在納米領(lǐng)域有了相當(dāng)?shù)某删停?0 年，美國圣荷塞 IBM 阿爾馬登研究所的 D.M.Eigler 等人成功地利用 S液氦溫度(4.2 K)和超真空環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)吸附在 Ni(110)表面的 Xe 原子的搬遷，最終以 35 個(gè) Xe 原子排成 IBM 三個(gè)字母；中國科學(xué)院也在 1993 年也原子排列成“原子”字樣，實(shí)現(xiàn)的對(duì)原子的操控。如圖 1.2 所示，最近吉林的 Xu 等人通過飛秒激光微納加工技術(shù)制備出了各種有著有趣圖案的 Au 的米結(jié)構(gòu)[3]，充分體現(xiàn)納米科學(xué)的藝術(shù)美，可以預(yù)料納米技術(shù)必將逐漸發(fā)展成信息、生物、能源技術(shù)之后，又一影響人類和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要技術(shù)。

表面原子數(shù)占總原子數(shù)的比例隨粒子大小的變化曲線
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本文編號(hào)：2843181