关键词： 复合焊料   Al2O3纳米颗粒   组织   性能   电迁移  

摘要： 随着电子产品朝着便携化、小型化和高性能化方向发展,电子封装向高密度化发展,应用最广泛的SnAgCu焊料由于可靠性问题而难以满足高密度封装的应用,在焊料中引入增强相是提高焊料性能和电迁移可靠性的一种有效途径。本文以Sn3.0Ag0.5Cu(SAC)为基体、Al2O3纳米颗粒为增强相通过粉末冶金方法制备SAC-XAl2O3(X=0.2,0.4,0.6,0.8)复合焊料;研究了复合焊料的制备过程中球磨的影响,复合焊料的组织及复合焊点界面金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)在时效过程中的演化。研究发现球磨后Al2O3颗粒嵌入到SAC焊粉表面,与焊粉形成紧密结合;复合焊料中加入Al2O3纳米颗粒能细化焊料组织并抑制焊点界面IMC生长,且随Al2O3纳米颗粒增加,这一细化效果和抑制作用都越显著。对复合焊料的熔化及凝固特性、润湿性、显微硬度、剪切强度进行了表征。发现添加Al2O3纳米颗粒后,复合焊料的熔化温度的变化小于1℃,但过冷度明显降低;随Al2O3纳米颗粒含量增加,复合焊料的润湿性呈先增加后减小的趋势,复合焊料的显微硬度和剪切强度逐渐增加。通过原位观察结合非原位观察研究Cu/SAC/Cu和Cu/SAC-0.8Al2O3/Cu焊点在1.35×104 A/cm2电流加载过程(0,40 h,110 h,190 h)中的变化,发现0.8wt.%Al2O3的添加明显地增加了焊点的电迁移抗性。

关键词： 氧化锌   银纳米颗粒   ZnO/Ag异质结构   紫外探测器光催化  

摘要： 多年来,半导体纳米颗粒在一些微纳米器件中的应用研究正在引起越来越多的关注。氧化锌作为一种廉价易得的半导体材料。在光电探测,光催化等领域已有了较为广泛的研究和应用。但是,由于纯的氧化锌纳米颗粒因其较高的能带间隙(3.37eV)以及较差的稳定性,极大的限制了其应用。本文采用以氧化锌纳米颗粒为晶核,通过醋酸根离子的桥连作用合成了独特的ZnO/Ag纳米颗粒混杂枝状微米结构。通过对该结构进行多方面的表征以及对枝状结构生长过程的观察,提出了一种枝状结构形成的机理,并对该混杂结构在紫外探测器及光催化降解水中有机污染物方面的应用进行了研究。主要的研究内容及结果如下:(1)溶液法合成出形貌及成分可控的ZnO/Ag纳米混杂结构。以氧化锌种子溶液作为晶核,通过银离子的加入首先在溶液中通过自组装形成ZnO/AgAc微米结构,然后通过紫外光辐照使原结构中的AgAc分解成银纳米颗粒,从而形成ZnO/Ag异质结构。尺寸及组成均可通过改变合成溶液的浓度和配比来进行调控。(2)以分枝状结构为研究主体,通过对合成得到的ZnO/Ag混杂结构的多方面表征及对生长条件的控制和生长过程的显微观察,提出了一个以醋酸根桥连作用的纳米颗粒扩散限制聚集(DLA)模型。(3)将合成得到的分枝状的ZnO/Ag纳米颗粒混杂结构制作成紫外探测器单根微米线器件并对其在紫外探测性能进行了研究。(4)探究了ZnO/Ag混杂结构在不同环境中光催化降解水中有机物的性能。结果表明ZnO/Ag混杂结构对于亚甲基蓝有很好的光催化降解作用,并得出了最佳反应条件.

关键词： 金银合金纳米颗粒   稳定结构   禁忌搜索算法   催化性能  

摘要： 合金纳米团簇由于其结构特性具有高稳定性和高比表面积等优点，作为催化剂和生产资料具有十分重要的经济社会意义。Au-Ag合金纳米团簇更是由于其优越的催化性能在材料科学、生命、医药和电子学等领域扮演日趋重要的角色。团簇的催化性能与其本身结构息息相关，因此研究它们的稳定结构是从深层次进一步了解合金纳米团簇物理化学特性的必由之路。目前的研究主要采用的方法有实验研究方法、理论研究方法和计算机模拟方法，鉴于该领域对实验环境的高要求以及理论研究的复杂计算量，利用计算机模拟技术结合原子间相互作用势对合金纳米团簇进行原子级别的模拟证明是一个可行的方法。　　本文以Au-Ag合金纳米团簇为研究对象，以描述原子间相互作用力的量子修正Sutton-Chen多体势来作为优化的目标函数，采用禁忌搜索算法进行结构优化，通过搜索Au-Ag合金纳米团簇的全局能量最低值来得到团簇的稳态结构，并考察了不同尺寸、不同元素比例的四面体(TH)、八面体(OH)、十面体(DH)、十二面体(RD)、二十面体(IH)、二十四面体(THH)和球体(SP)的Au-Ag合金纳米团簇的稳态结构。　　从算法对团簇不同初始结构的敏感性、算法的收敛特性和算法的稳定性等角度对本文禁忌搜索算法的性能进行分析。本文通过对四种人为设置的团簇初始结构和随机生成的团簇初始结构的实验对比，说明团簇初始结构对本文算法影响不大，并且做了同粒子群算法和蒙特卡洛算法的对比试验，实验结果表明本文算法用于求解Au-Ag合金纳米团簇的稳态结构是有效的，体现出了较好的算法性能。　　针对优化得到的Au-Ag合金纳米团簇，分别从团簇的表面原子分布、团簇的CSRO变化、团簇的能量变化规律、团簇各壳层的原子排布和团簇各配位数位置上原子的排布等角度分析，结果表明:Ag原子在团簇的顶点和棱边具有很强的分布倾向性，而Au原子倾向于分布在团簇中间壳层区域，且Au和Ag更多呈块状“抱”在一起，合金化程度较低;Au-Ag合金纳米团簇体系能量随着团簇尺寸的增大和Au原子比例的提高而降低;Au-Ag合金纳米团簇的CSRO值会随着团簇尺寸的增大而呈现出升高或是先降后升的趋势来;在Au-Ag合金纳米团簇内各个配位数位置上，Ag原子优先分布在较低配位数位置上，而Au原子则相反。

关键词： 氧化石墨烯   ZnO量子点   Ag纳米颗粒   紫外光电探测   SERS  

摘要： 石墨烯,一种新型的由碳原子构成的二维材料,自2004年在实验上被发现后迅速引发了世界范围内的广泛关注。石墨烯具有独特的结构和诸多优良特性,被认为是与功能材料组装构建新型复合材料的理想结构单元,然而由于在规模化生产、绿色制备及自组装方面的限制,基于石墨烯制备复合材料仍存在较大挑战。氧化石墨烯,石墨烯的衍生物,其表面有丰富的含氧官能团等活性结构,这无疑使得利用氧化石墨烯作为构建单元成为最稳定、易于操作且成本最低的制备基于石墨烯材料复合结构的方法。本论文在采用改进的Hummers法制备得到不同尺寸的氧化石墨烯薄片的基础上,以氧化石墨烯为模板,通过简单组装、原位生长以及分步组装等方法将其与ZnO和Ag纳米粒子进行复合,制备了一系列功能化复合结构,并进一步研究了这些复合结构在光电方面的性质及应用,取得了一些有意义的成果,主要工作如下：1、在无需添加任何表面活性剂和稳定剂的条件下采用改进的Hummers法制备了不同尺寸的氧化石墨烯片,同时制备了ZnO量子点,通过简单组装的方法,将两者混合得到了氧化石墨烯/ZnO量子点复合结构,对其结构进行表征同时讨论了二者的复合机理。通过对其光学性质进行表征,从而探究二者之间的相互作用和可能存在的能量及电子转移过程。以复合结构为基础构建MSM紫外光电探测器,器件在325 nm的光照下表现出明显的明暗电流比,且具有较快的响应速度。2、通过原位生长的方法,以氧化石墨烯,硝酸银和柠檬酸钠为原料通过混合水热反应得到了Ag纳米颗粒／氧化石墨烯纳米复合结构,并讨论了原位生长的过程及原理。通过形貌表征,Ag颗粒均匀稳定地分布在氧化石墨烯片表面,并且由于氧化石墨烯在合成过程中提供了成核的场所,Ag颗粒的尺寸较为均一。氧化石墨烯的拉曼信号随着Ag纳米颗粒的沉积而显著增强,同时选取罗丹明6G(R6G)作为待检测分子,由于R6G分子与氧化石墨烯片之间强烈的电子相互作用,以及氧化石墨烯表面Ag纳米颗粒的聚集导致增强的的耦合电磁场,复合结构表现出对R6G较强的表面拉曼散射信号增强作用。3、采用分步组装的方法,首先通过水热反应使Ag纳米颗粒原位生长到氧化石墨烯片表面,再通过简单混合的方法将ZnO量子点与氧化石墨烯复合,得到稳定的氧化石墨烯/ZnO/Ag纳米复合结构。通过对其形貌进行表征,ZnO量子点致密地分布在氧化石墨烯片表面及Ag颗粒周围。对复合结构的光学性质进行表征,相较于ZnO量子点,氧化石墨烯/ZnO/Ag纳米复合结构紫外及可见范围的PL谱强度均有明显减弱,这也表明了在紫外光激发下,ZnO向氧化石墨烯和Ag发生电子转移的现象,这一现象也表明这种复合结构在光催化等领域有着潜在应用。

关键词： 一维TiO2纳米材料   不同形貌   表面光伏特性   表面改性  

摘要： 纳米TiO2是一种多功能半导体材料,因其具备强稳定性,无毒,电子迁移率高等优异特性,激起了研究者对其关注热潮。目前的研究结果表明TiO2在光催化、光电转换和紫外探测等领域均有广阔的应用前景。与其他TiO2粉体相比,一维纳米材料的稳定性更高,电荷传输能力更强,比表面积更大,这有利于提高其光电性能。同时,纳米材料的应用也依赖于不同形貌所表现出来的特点。目前报道了许多用湿化学法制备TiO2的研究成果,但是由于金属Ti的高熔点、低气压特性,很难在温和条件下采用气相法合成一维TiO2纳米材料。本文采用一种经济、简单的方法合成形貌各异的高结晶度一维TiO2纳米结构,讨论了不同形貌结构的生长机理和光电性能,并对TiO2纳米线的表面改性做初步研究,具体结果如下： (1)以Ti片为钛源,Pd为催化剂,采用CVD法,在不同催化剂含量和反应温度下,制备出形貌各异的TiO2纳米结构。实验发现,①Ti片在PdCl2：乙醇溶液中用紫外光照射30min、1h和2h,于900℃反应,得到的纳米线尺寸从56.4nm增至187.95nm,长度从几十微米减至几微米。②保持催化剂浓度一定,反应温度为700℃、730℃和800℃,分别得到了TiO2纳米片、纳米带和塔状结构。XRD和拉曼光谱表征证实所有的Ti02纳米结构都是纯净的金红石型；纳米线的形成为VLS生长机制,而纳米片、纳米带和塔状结构则是VLS和VS共同作用的结果。 (2)催化剂处理1h,在760℃下反应40min制备了带锯齿的锥状TiO2纳米带。锯齿的出现是纳米带在生长过程中,表面裸露的Ti+和O-的活性不同而引起生长速度不同形成的。单根纳米带的微区拉曼成像表明这种TiO2锥状结构的化学组分分布均匀,表面光伏测试中也表现了良好的光电响应,这对TiO2在光电器件方面的应用具有重要价值。 (3)最后采用光化学沉积法和浸渍-沉积法分别合成Ag/TiO2和Au/TiO2复合结构。比较了沉积不同时间的金属颗粒沉积量,沉积时间越长,吸附于TiO2纳米线表面的颗粒越多。当Au颗粒吸附时间为12h时,其拉曼光谱在441cm-1处发生了蓝移,这是由于过量的Au颗粒沉积在纳米线表面,挤压到TiO2的表面原子,使TiO2表面原子的相互作用力状态发生了变化。表面光伏曲线表明吸附适量金属颗粒的TiO2纳米线的光吸收范围有所拓宽,响应强度增强,说明金属颗粒的表面修饰有利于提高其光电性能。

关键词： TiCl4水解   TiO2纳米颗粒   Ag纳米线阵列   包覆结构  

摘要： 采用水热法制备了TiO2纳米颗粒包覆Ag纳米线阵列结构。通过选区电子衍射手段确定了TiO2包覆层的晶体结构为锐钛矿。研究了TiCl4溶液浓度和温度对TiO2/Ag包覆结构形貌的影响,结果显示0.1 mol/L的TiCl4溶液能够得到连续均匀的TiO2包覆层,当TiCl4溶液浓度高于0.1mol/L时,水解产生的HCl在水热环境下会对Ag纳米线造成不同程度的腐蚀。80℃条件下能够得到较为均匀的TiO2包覆层和较高的结晶度;温度过低时,TiO2包覆层的结晶不明显,温度过高时,水解产生的HCl会对Ag纳米线产生腐蚀。

关键词： 表面等离子体共振   SiC   荧光增强  

摘要： 利用银纳米颗粒的表面等离子体共振来增强SiC的发光,成功制备了Ag@SiO2-SiC复合纳米结构并进行了表征,通过控制二氧化硅层厚度和SiC连接方式研究了银纳米颗粒表面等离子体共振对荧光增强效果的影响。结果表明:采用氨基修饰后Ag@SiO2与SiC结合比未修饰氨基得到更强的荧光增强效果。当银纳米颗粒与SiC之间没有间隔时,产生荧光猝灭;当二氧化硅层厚度为10nm时,荧光增强1.51倍;厚度为20nm时荧光增强1.15倍。

关键词： 石墨烯   Ag纳米颗粒   液相混合   水热还原  

摘要： 采用液相混合与水热还原相结合的方法制备了一种颗粒直径在10～ 20 nm之间,分布均匀的石墨烯与Ag纳米颗粒复合材料.利用透射电子显微技术研究在不同反应阶段时石墨烯或氧化石墨烯表面颗粒的晶格结构与组成成分.研究结果表明,在液相混合阶段Ag＋与氧化石墨烯之间发生了氧化还原反应,Ag＋还原成为Ag纳米颗粒并附着于氧化石墨烯的表面,颗粒的直径在5 nm以下,分布均一;在水热还原氧化石墨烯阶段,Ag纳米颗粒发生了奥斯瓦尔德熟化现象,较小的Ag纳米颗粒随着水热反应的进行不断的溶解,并在较大的Ag颗粒表面凝聚,使得颗粒的尺寸增加.

关键词： 硼酸钙玻璃   Sm^3+   Ag聚集体   Ag纳米颗粒  

摘要： 采用熔融淬火技术制备了掺杂Sm3+的组分为30CaO-60B2O3-10AgNO3-xSm2O3(x=0.05,0.25,0.5,1,3,5(摩尔分数))硼酸钙玻璃。采用吸收光谱及荧光激发和发射光谱对样品的光谱性质进行了研究。样品吸收光谱测量表明样品中存在Ag聚集体和金属Ag纳米颗粒,Sm3+掺杂浓度的改变对金属Ag纳米颗粒的浓度产生影响,而对Ag聚集体的吸收影响较弱。样品的荧光光谱测量发现该系列样品均表现为宽带吸收和宽带发射特性,同时观察到了在405 nm激发下Sm3+的掺杂对Ag聚集体的发光产生了猝灭作用,但可改善样品发射光谱的成分,提高红色发射比例。色度学研究表明样品的色坐标随Sm3+掺杂浓度及激发波长变化。这些研究结果表明该系列样品是一种潜在的白光LED用荧光体材料。

关键词： TiO2纳米管   光沉积   Ag纳米颗粒   气相降解  

摘要： 采用二次氧化法制备蝶翅状阵列式二氧化钛纳米管(TiO2NTs),通过光化学还原不同浓度Ag+,在其表面均匀负载Ag纳米颗粒(Ag/TiO2NTs).利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X线衍射仪(XRD)和紫外漫反射(UV-DRS)等对纳米管的形貌、元素组成、晶型和紫外—可见漫反射吸收光谱进行表征,利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测试TiO2NTs和Ag/TiO2NTs对气相甲醇的紫外光催化降解性能.结果表明,Ag/TiO2NTs(0.01mol/L)在紫外光区表现出较好的吸收性能,肖特基结的形成使其光催化活性比纯TiO2NTs有显著提高.