一步模板法制备有序纳米点阵列及其性能研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingtianleng
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近年来,有序的纳米点阵列由于其表面效应、小尺寸效应、量子尺寸等效应在许多方面表现出新异特性,对其的研究引起了越来越多的关注。随着研究的深入,其在功能性纳米装置,特别是高密度信息存储器和高敏传感器上的应用都表现出广泛的应用前景。对于金属和半导体纳米材料来说,最常用的生产技术就是光刻。然而,对于复杂的材料例如一些三元或者是四元的钙钛矿氧化物来说,使用光刻技术来制备纳米点阵列,制备出的纳米结构会遭遇边缘性的破坏,对于一些氧化物材料,尤其是钙钛矿型氧化物并不适用此方法。分子束外延和自组织生长方法相比光刻技术更适用。然而这些制备方法有着自组织生长时间长,会引入更多的位错缺陷,破坏晶体结构,长程有序短程无序等缺点。因此,有必要探索更加普适、实用的制备高密度有序的纳米点阵列的方法。利用阳极氧化铝模板(AAO)制备低维度有序的纳米结构材料,是最近几年内发展起来的非常重要的技术之一。  在本文中,主要采用两步氧化法所制备得到的模板,并利用所制备的模板辅助生长纳米点阵列的过程进行了详尽的研究探讨,本论文主要包括以下三个方面的工作:一、本文采用电解液浓度为0.3 M草酸溶液和1.0 wt%的磷酸溶液制备得到了的孔径大小为60 nm和200 nm的两种模板,并保留了底部障碍层结构。二、用AAO模板作为牺牲模板层,在离子束刻蚀的辅助下,将底部障碍层的图案转移至包括硅衬底、玻璃衬底及锆钛酸铅(PZT)薄膜三种不同的衬底材料上,成功的在不同的衬底上制备出了垂直的,低维度,而且有序的纳米点阵列。并保持刻蚀的基本条件不变,对刻蚀时间和模板尺寸进行调控,得到了不同的纳米点形貌。三、对所制备的PZT功能薄膜纳米点阵列进行了性能分析,发现,其压电性能是要优于同等厚度的薄膜衬底材料的。本文中所采用的方法制备得到的垂直PZT纳米点阵列,对将来的高密度的非线性铁电存储器、光电器件等有着广泛的应用前景。  本文所展示的这种原创的一步模板刻蚀策略,可在不同的衬底上制备,而且无需沉积牺牲层掩模板材料,所用到的AAO模板无需去掉障碍层省时省力,所用到的待刻蚀衬底材料可以事先长好晶体结构,然后再利用此法进行刻蚀纳米点阵列,避免了之前的自组织生长等晶体缺陷,是一种通用的制备方法。
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