外場作用下一維納米材料的動態(tài)結構表征.pdf

1、作為構建納米器件的重要納米結構--一維納米線，其結構、性能決定了納米器件的可靠性、穩(wěn)定性，因而研究一維納米材料的結構、成分以及性質在外場(熱場、電場、力場等)條件下的響應具有重要意義。本論文基于原位透射電子顯微技術研究了一維納米材料在電子束輻照、電場、力場作用下結構與性能的演化過程。具體內容包括：
　　(1)在透射電子顯微鏡(TEM)的電子束輻照下，研究了碳管包覆Sn納米棒在室溫和高溫下的動態(tài)結構變化。結果表明：1)室溫電子束輻照

2、作用下，金屬Sn表面原子獲得4.4eV的轉移能量，此能量高于Sn表面原子的位移能3.04eV，因此表面擴散效應明顯，金屬發(fā)生遷移。若碳管為封閉型，則在某些未被金屬完全填充的碳管內可實現金屬在晶態(tài)下的完全填充；若碳管為未封閉型，則在開口端形成Sn-CNT杵狀結構；2)加熱至高溫(270℃)時，電子束輻照與熱場共同作用下碳管收縮，熔態(tài)金屬Sn受擠壓后發(fā)生遷移，并在碳管開口端處形成Sn-CNT杵狀結構。
　　(2)研究了碳管包覆Fe-C

3、o合金在電遷移力作用下的質量遷移過程并利用基于電流、電子束輻照、預加勢壘的方式實現簡單調控。結果表明：1)發(fā)生質量遷移的臨界電流主要集中在100μA附近且與碳管的直徑呈近似拋物線關系，臨界電流密度約為1.59×107A/cm2；2)通過聚焦電子束可修裁碳納米管，使包覆金屬在電遷移力下在該處富集并構建金屬-碳異質結，該異質結具有良好的導電性；3)通過電子束輻照和焦耳熱作用，可實現人為施加0.1eV范圍內的勢壘。
　　(3)通過原位力

4、加載，初步研究了一維無機WS2納米管的力學行為。結果表明：1)在軸向擠壓實驗中，得益于WS2納米管較大的層間距及S-W-S的三明治結構，1-2次小角度(～30°)擠壓作用不會破壞WS2納米管層內W原子與S原子共價鍵，而層間的范德華力隨著壓力的撤消可以恢復，因而WS2納米管表現出良好的韌性；若直接施以一次大角度(～90°)擠壓或多次小角度擠壓，WS2納米管最大變形處的最外層原子共價鍵和層間的范德華力則無法完全恢復，最大變形處的最外層管壁局