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Ⅲ族氮化物纳米结构具有优异的光、电、力性能,在众多领域如负载、固体润滑、场发射、传感器等方面的应用有着光明的前景。其合成方法、性能研究和应用探索已成为当今纳米科技领域内的一个热点。本论文致力于BN零维纳米结构和AlN一维纳米结构的制备、机理及性能研究,得到了一些新颖而有价值的成果。现归纳如下:
1.采用热化学气相沉积法和微波等离子体增强化学气相沉积法等反应手段并结合特定的后处理合成了氮化硼纳米空心球、包裹含铁内核的纳米胶囊等新结构。提供了小于100nm氮化硼纳米空心球的温和的合成方法。采用TEM、HRTEM、EDX、XRD等表征手段详细分析了氮化硼纳米空心球和纳米胶囊的结构特征。在此基础上,研究了氮化硼纳米空心球的摩擦学性能,发现其具有的良好的润滑效果。根据原料的特性、产物形貌推断了反应机理,以张力引发的破壳过程和后续速度竞争构成的生长模型,解释了多种氮化硼纳米结构合成过程中的反应机制。
2.以铝粉为铝源,氮氨混合气为氮源,以硅片为基底,在较温和的温度下合成了AlN直型纳米线、AlN锯齿型纳米线、AlN纳米带、AlN纳米带阵列、带毛刺的AlN纳米线和AlN六角分枝的纳米刷状结构等,并以电子显微镜等手段加以表征。在制备的基础上,根据原料的特性、反应温度和产物形貌,以气-固相外延生长机制及自模板作用解释了产物中不同AlN一维纳米结构的生长机理。