电化学沉积法制备一维金属纳米线阵列

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一维铜纳米线、一维镍纳米线由于其纳米级的尺寸以及线性的结构,具有与传统材料明显不同的特征,在电子功能材料、微纳米加工、纳米电子器件等领域有着广泛的应用。本文以多孔阳极氧化铝(PAA)为模板,采用直流电化学沉积法制备一维铜纳米线阵列和一维镍纳米线阵列,研究不同的制备工艺对纳米线阵列的影响。  本文首先采用稀磷酸溶液对残留在PAA模板表面的氧化铝阻挡层进行了预处理,然后使用离子喷镀仪对PAA模板表面金属化处理,在PAA模板上喷镀了一层导电金层。实验表明:用低浓度的磷酸溶液短时间内腐蚀PAA模板能有效去除PAA模板上的氧化铝阻挡层,同时对PAA模板孔道的影响很小;经离子喷镀仪对PAA模板表面四次喷镀导电金层后,喷镀上的金层能完全覆盖在PAA模板表面且结合良好,金颗粒互相接触,金层致密;另外,较低的初始电流所制得的金层致密度更高,金颗粒之间的空隙更小。  以金属化后的PAA作为制备模板,本文分别采用恒电位与恒电流电化学沉积技术制备一维铜纳米线阵列。结果表明:采用恒电流与恒电位这两种电化学沉积技术均能成功的制备出一维铜纳米线阵列;采用恒电位技术制备铜纳米阵列时,电位需保持较低值,制得的一维铜纳米线排列整齐,高度有序,长度均衡一致;而采用恒电流技术制备铜纳米线阵列沉积效率高于恒电位技术,能快速制备出较长的铜纳米线阵列,但制得的铜纳米线长短不一,而且电流密度越大,纳米线阵列长度越长,纳米线之间的长度差距越大,起伏越明显。  本文还采用恒电流直流电沉积技术制备了一维镍纳米线阵列,着重研究了溶液配方与电流密度对一维镍纳米线阵列制备的影响。实验结果表明:电流密度越大制得的镍纳米线阵列长度越长,长度均衡性越差,电流密度的增大使得副反应的加剧,最终制得的纳米线阵列连续性较差;主盐浓度越高,镍纳米线的沉积效率越高,所制得纳米线长度越长。因此,恒电流法制备一维镍纳米线阵列时,电流密度不宜太高,提高主盐浓度能更快速的制备出镍纳米线阵列。
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