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《中国科学技术大学》 2006年
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形状可控的金属VIA族半导体的γ-射线辐射法合成

胡勇  
【摘要】:在半导体结构材料制备技术中,γ-射线辐射法是一种技术特点非常鲜明的方法。本研究将电离辐射技术应用于半导体纳米材料制备技术中,研究不同体系与条件下,γ-射线辐射法半导体纳米材料的可控组装行为,发展和优化半导体纳米材料制备新方法。经过精心地构思与巧妙的实验设计,利用~(60)Co γ—射线辐射技术,常温常压下分别成功地制备了半导体硫(硒)化物三维空心结构和空心球、硫(氧)化物的一维结构、二元和三元硫化物的纳米球,并初步探讨了其形成的可能机理及影响因素。相关实验是应用辐射化学新体系研究的有益探索与尝试,本研究成果大大地丰富了辐射化学基础理论知识,也为未来相关合成提供重要的指导与参考。本论文主要内容归纳如下: 1.利用γ—射线辐射法,以水溶性高分子PVP为助剂,简单一步过程获得了半导体化合物CdSe空心结构,其直径大小为25~180nm、壁厚在3~7nm之间。通过巧妙的设计,利用γ—射线辐射PMMA-CS_2-ethanol-M~(2+)体系(M~(2+)=Ni~(2+),pb~(2+)),分别制备出大小为500nm、壁厚为20nm均匀的硫化镍和硫化铅空心微球,可以说,该途径在制备空心微球方面有一个特别的创新和突破。 2.常温、常压下,以阳离子表面活性剂CTAB为结构生长导向辅助剂,一步辐射途径成功地大批量制备了大小均匀、单分散性好的单晶ZnO六棱柱的结构。分别讨论了影响ZnO六棱柱形成的三个重要因素:a) 纤锌矿自身的结构;b)CTAB的作用;c) 辐射时间/或辐照剂量。此外,以CTAB为生长辅助剂,60℃条件下通过化学溶液途径制备出完美、规整的ZnO纳米花形结构。此方法简单易行,且本实验温度是目前已报道能够获得ZnO纳米花的最低温度,还进一步讨论了可能形成ZnO花形结构的机理。 3.根据纳米级金属单质在空气中可能极易被氧化的特性,设计了简单的辐射还原再氧化的实验路线,制备出单分散性的指南针状纳米单晶Mn_3O_4。到目前,这也是首次报道这种独特的形貌结构。利用直径为100nm左右的SiO_2纳米球所堆积的空隙,在其空隙中首先填入PAM凝胶,进而得到SiO_2/PAM模板,然后将该模板放入含有NiSO_4·6H_2O和Na_2S_2O_3·5H_2O溶液中浸泡至溶胀平衡,接着把溶胀
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN304

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