收藏本站
《湘潭大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米压痕法研究单根ZnS纳米带的光机械效应

余功成  
【摘要】: 作为一种重要的直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体(300 K时,禁带宽度为3.66eV)和发光材料,ZnS因在平面显示器、电致发光器件、红外视窗、传感器和激光等领域存在巨大的应用前景,因而引起了人们的广泛关注。ZnS一维纳米材料,如纳米带和纳米线,呈现出了良好的光电性能,因此它们能被用来制造电子、光电和激光纳米器件。在利用一维纳米结构制造纳米功能器件时,一维纳米结构的力学失效会导致整个器件的故障或失效,因此准确测量它们的力学性能是非常重要的。本文通过热蒸发法制备了ZnS纳米带,并对其晶体结构和表面形貌进行了表征。我们通过搭建的紫外光纳米压痕测试系统,测量了ZnS纳米带在无光与紫外光照下的力学性能,观测了ZnS纳米带的光弹性效应和光塑性效应,并且探讨了ZnS纳米带光弹性效应和光塑性效应的物理机制。本论文的主要内容如下: (1)首先,介绍了纳米材料与纳米科技的发展历程,概述了ZnS纳米材料在不同领域里的应用情况与当前的研究现状。然后,介绍了纳米压痕测试技术的发展历程和其在纳米材料研究领域取得的研究成果,详细阐述了利用纳米压痕方法测量弹性模量和硬度的原理。最后,对本论文的研究内容做了简单介绍。 (2)用热蒸发法制备了ZnS纳米带,通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和纳米压痕仪对其晶体结构和表面形貌进行了表征。ZnS纳米带的XRD图表明其属于六角纤锌矿结构,FE-SEM图表明其长度在100-200μm之间,TEM、AFM和纳米压痕仪形貌图表明部分纳米带存在锯齿状侧面,厚度在100 nm左右。 (3)用纳米压痕仪测量了ZnS纳米带在无光与紫外光照下的载荷—位移曲线。通过比较ZnS纳米带在无光与紫外光照下的弹性模量,在宽厚比为3.2-4.1范围内的ZnS纳米带上发现了负光弹性效应,在宽厚比为4.9-9.6范围内的ZnS纳米带上发现了正光弹性效应。ZnS纳米带正光弹性效应的物理机制可以用纳米带内光生载流子所导致的表面效应和电子应变来解释。负光弹性效应可以用光照ZnS纳米带时产生的热效应和弹性常数减小来解释。 (4)通过比较ZnS纳米带在无光与紫外光照下的硬度,我们发现ZnS纳米带存在正光塑性效应和负光塑性效应,并且光塑性效应与纳米带的宽厚比有关。负光塑性效应存在于宽厚比为3.2-4.1范围内的ZnS纳米带上,正光塑性效应存在于宽厚比为4.9-9.6范围内的纳米带上。ZnS纳米带的光塑性效应与宽厚比的关系可以用佩尔斯势增加和光照增强位错滑移这两种竞争机制来解释。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张中太,林元华,唐子龙,张俊英;纳米材料及其技术的应用前景[J];材料工程;2000年03期
2 翟华嶂,李建保,黄勇;纳米材料和纳米科技的进展、应用及产业化现状[J];材料工程;2001年11期
3 吴晓京;吴子景;蒋宾;;纳米压痕试验在纳米材料研究中的应用[J];复旦学报(自然科学版);2008年01期
4 朱瑛,姚英学,周亮;纳米压痕技术及其试验研究[J];工具技术;2004年08期
5 汤国虎;;纳米硫化锌的制备与应用研究现状[J];河北化工;2007年09期
6 张辉;;Ⅱ-Ⅵ族半导体材料ZnS纳米粒子研究进展[J];黄山学院学报;2006年05期
7 史友进,许陆文;光弹性效应的物理机制探讨[J];南京航空航天大学学报;1996年02期
8 王中林;;压电式纳米发电机的原理和潜在应用[J];物理;2006年11期
9 黎明,温诗铸;纳米压痕技术及其应用[J];中国机械工程;2002年16期
10 高鹏,陶敏中,袁哲俊,姚英学;纳米压痕技术及其应用[J];中国机械工程;1996年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡俊涛;ZnO、ZnS纳米材料的制备和发光特性研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郎风超;应用纳米压痕技术研究表面纳米结构力学性能[D];内蒙古工业大学;2007年
2 张国山;纳米科技发展研究[D];武汉科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘安勋;廖宗文;;纳米材料对水团簇的影响[J];安徽农业科学;2008年36期
2 李瑞琦;何世禹;初文毅;;吸波涂层材料研究进展[J];兵器材料科学与工程;2006年03期
3 陈良,饶海波,占红明,陈伟,何修军;有机包裹的Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点的制备与表征[J];微纳电子技术;2005年10期
4 陈庆春;工业表面活性剂在纳米材料/纳米结构材料制备中的应用及展望[J];日用化学工业;2001年02期
5 陈庆春,邓慧宇,马燕明;聚乙二醇在新材料制备中的作用及其机理[J];日用化学工业;2002年05期
6 李振;张朝平;陈永;;正丁醇对二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠微乳液体系的影响[J];日用化学工业;2011年01期
7 宋红伟;郭海敏;戴家才;;井下光电流体压差密度计理论研究[J];测井技术;2006年03期
8 刘小虹,颜肖慈,李学丰,李伟,罗明道;纳米镀锌层在NaCl溶液中的腐蚀行为研究[J];材料保护;2003年01期
9 马成勇;程海峰;唐耿平;谢炜;;红外/雷达兼容隐身材料的研究进展[J];材料导报;2007年01期
10 陈大洋;钟庆东;巫欣欣;祁玉发;施利毅;;高梯度大通流氧化锌阀片的研究进展[J];材料导报;2010年15期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高惠;杨俊玲;;纳米SiO_2的制备方法及应用[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
2 卢晓静;闫妍;杨海峰;李俊芳;;国内外纳米纺织品发展现状与展望[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年
3 孙鑫;费敏锐;;基于神经网络的扫描探针显微镜标定技术研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 赵廷凯;柳永宁;朱杰武;;纳米材料概述[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
5 刘朝晖;黄因慧;田宗军;刘志东;陈劲松;;纳米陶瓷材料复合电沉积工艺的研究及发展现状[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
6 张雄飞;谢刚;杨道武;王成峰;;电化学合成纳米级氧化铝[A];2006年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2006年
7 施春荧;何映平;李南平;钟运邦;肖焕秀;;热带果蔬PVC/纳米TiO_2保鲜膜的研究——ⅠPVC/纳米TiO_2共混膜的制备及其性能[A];中国热带作物学会第七次全国会员代表大会暨学术讨论会论文集[C];2004年
8 刘朝晖;黄因慧;田宗军;刘志东;陈劲松;;纳米陶瓷材料复合电沉积工艺的研究及发展现状[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
9 谢英柏;马一太;;纳米TiO_2在改善室内空气品质的应用[A];第五届海峡两岸制冷空调技术交流会论文专辑[C];2001年
10 杨玉芬;陈清如;;纳米材料的基本特征与纳米科技的发展[A];第八届全国粉体工程学术会议暨2002年全国粉体设备技术产品交流会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
2 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
3 闫妍;充流多壁碳纳米管的动力学特性研究[D];昆明理工大学;2008年
4 王翎;碲化物量子点的制备、表征及其在生物荧光标记中的应用[D];山东大学;2010年
5 王超飞;黑斑侧褶蛙和中华大蟾蜍的特征、功能、力学特性及其仿生分析[D];吉林大学;2011年
6 王丽英;纳米材料在表面等离子体共振传感器中的应用[D];吉林大学;2011年
7 孔继周;几种纳米粉末与纳米复合薄膜的制备及其光催化和磁性能的研究[D];南京大学;2011年
8 冯娟娟;石墨烯纳米带的STM研究和Si、SnS_2纳米材料制备及性能[D];兰州大学;2011年
9 王姝;Al_2O_3、B掺杂的FeCo基薄膜的结构和磁性研究[D];兰州大学;2011年
10 刘海霞;ZnO半导体材料的形貌、微结构调控及其性能研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张科;薄膜/基体系统三维压痕实验力学模型研究[D];郑州大学;2010年
2 孙飞龙;纳米孪晶镍镀层在含氯离子溶液中的腐蚀性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张竞;一维取向纳米ZnO阵列的制备及其在纳米发电机中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
4 赵冠湘;压痕尺度效应及蠕变性能的研究[D];湘潭大学;2010年
5 王晴晴;纳米金属的制备及其在处理典型有机污染物中的应用[D];河南理工大学;2010年
6 周慧芬;微波辅助液相控制合成过渡金属氧化物及其性能研究[D];湖南工业大学;2010年
7 靳黎娜;过渡金属基微、纳米材料的水热/溶剂热合成、表征及其性能研究[D];安徽师范大学;2010年
8 刘俊;铜、锌基微/纳米半导体材料的可控合成及应用研究[D];安徽师范大学;2010年
9 刘亚丽;PP/MMT纳米复合材料结晶形态与介电性能研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 周微;熔融法制备纳米及微米级二氧化硅颗粒的研究[D];武汉理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张海霞,张泰华,郇勇;纳米压痕和划痕法测定氧化硅薄膜材料的力学特性[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 王灵玲,桑文斌,闵嘉华,刘引烽,陈宗高,樊建荣;掺铜ZnS纳米材料的制备及光学性质[J];半导体学报;2002年05期
3 黄建滨,戴庆红,桂琳琳;溶胶凝胶法制备PbS/SiO_2量子点玻璃的研究[J];北京大学学报(自然科学版);1999年02期
4 袁方利,李晋林,黄淑兰,林元华;超细氧化锌的制备及应用新进展[J];材料导报;1998年06期
5 贾宝平,贺跃辉,唐建成,邓意达,黄伯云,刘业翔;ZnS掺杂技术研究及应用现状[J];材料导报;2002年08期
6 张中太,林元华,唐子龙,张俊英;纳米材料及其技术的应用前景[J];材料工程;2000年03期
7 林元华,张中太,袁方利,李晋林;化学沉淀法制备纳米金红石型TiO_2粉体及其性能表征[J];材料科学与工艺;1999年02期
8 周亮;姚英学;;两种微纳米硬度测试方法的比较[J];测试技术学报;2006年01期
9 吕爱强,张洋,李瑛,刘刚,刘春明;表面纳米化对316L不锈钢性能的影响[J];材料研究学报;2005年02期
10 邵忠宝;牛盾;马国峰;陈雪冰;王冲冲;;纳米硫化锌的制备及助燃性能[J];材料研究学报;2006年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘志文;超音速微粒轰击316L不锈钢表面纳米化的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王大文,刘延秋,徐广智,白春礼;纳米尺寸ZnS胶体颗粒结构状态的STM研究[J];科学通报;1994年16期
2 唐勇纯,苏堤,邓意达;均匀沉淀法制备ZnS超细粉的新方法[J];贵州化工;2003年02期
3 杨萍,吕孟凯,许东,袁多荣,周广军;纳米ZnS:Cd的光致发光特性(英文)[J];材料研究学报;2001年06期
4 李文戈,戴洁,卞国庆,杨巍;合成ZnS纳米材料的新方法[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2002年02期
5 王玉桂,乔利杰,高克玮,宿彦京,褚武扬,王中林;单晶SnO_2纳米带裂纹形核的临界应力和断裂韧性[J];金属学报;2004年06期
6 赵康,刘正堂,鄢君辉,郑修麟;CVD法制备ZnS的生长率均匀性研究[J];功能材料;1998年01期
7 刘美多;刘刚;武祥;;气相法制备半导体ZnS一维纳米结构的研究进展[J];中国陶瓷工业;2009年03期
8 杨富国,朱琼霞,方正;快速均匀沉淀法制备纳米微粒ZnS[J];中南工业大学学报(自然科学版);2001年03期
9 林银钟,张健,陈淑妹,易军,许宗祥,廖代伟;三维动画在离子晶体结构中的应用[J];计算机与应用化学;2002年03期
10 孙运亮,庞茂龙,王宁,王保峰,陈祖坤;ZnS基发光陶瓷釉的研制及发光机理探讨[J];山东陶瓷;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 Hatim Mohamed El-Khair Dirar;;Physicochemical Stability of ZnS Quantum Dots Stabilized by Gum Arabic[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
2 ;Sandwich-type MWCNT/ZnS/SiO_2 Heterostructures:Synthesis and Optical Properties[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
3 吴小丽;熊长新;李钱陶;何光宗;;ZnS基底红外双波段保护膜研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 黄万才;石红春;张福昌;鲁泥藕;霍承松;杨海;;热等静压处理(HIP)对CVDZnS物相结构的影响[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
5 ;Electronic properties and elastic instability of ZnS under pressure[A];中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C];2010年
6 李翠燕;李耀霞;杨晓玲;朱以华;;介孔微球原位合成ZnS纳米粒子[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
7 黄光伟;杨静;张红梅;;ZnS基底沉积类金刚石薄膜的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 门毅;李喆;;ZnS纳米粒子的合成及其对吡啶类有机分子的传感研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
9 郑健;狄重安;刘洪涛;郭云龙;刘云圻;朱道本;;水热法剥离石墨烯纳米带[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
10 陈作锦;李殿卿;冯拥军;;铜离子掺杂ZnS纳米颗粒的制备及红外透过性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;纳米带来健康福音[N];中国体育报;2000年
2 柯仁;纳米材料的新朋友“纳米带”[N];北京科技报;2001年
3 记者 张小军;发现并合成“纳米带”[N];新华每日电讯;2001年
4 黄敏;光能“拧弯”物体[N];新华每日电讯;2010年
5 张小军;留美中国专家发现并合成“纳米带”[N];大众科技报;2001年
6 柏林记者 张兆军;我合成首例单晶碲化物纳米带[N];科技日报;2007年
7 郝钢;我国科学家合成世界首例单晶碲化物纳米带[N];中国有色金属报;2007年
8 柏林兆军;我科学家合成世界首例单晶碲化物纳米带[N];科技日报;2007年
9 李正孝 秘桂荣;唾手可得[N];计算机世界;2001年
10 本报记者 孙俊波;新材料技术发展日新月异[N];中国化工报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁慧;镍、铝化合物微纳材料的溶剂热合成研究[D];山东大学;2010年
2 闵意;有机无机杂化分子的量子输运及器件设计[D];华中科技大学;2010年
3 新梅;水热合成ZnS超细材料的白光及X射线发光研究[D];大连海事大学;2010年
4 任昀;分子尺度器件中的电子输运机理研究[D];湖南大学;2010年
5 王书杰;氧化物半导体纳米结构的制备及其光电性能研究[D];河南大学;2009年
6 李国华;一维硫属化合物纳米材料的可控合成及相关NANO/MEMS器件特性研究[D];合肥工业大学;2011年
7 张弜;一维纳米硼化合物和亚稳固溶体的制备与结构研究[D];浙江大学;2004年
8 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
9 廖文虎;石墨烯纳米带电光性质及应力调控研究[D];湖南师范大学;2010年
10 王志勇;含缺陷和掺杂石墨烯纳米带电子学和光学性能研究[D];湖南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余功成;纳米压痕法研究单根ZnS纳米带的光机械效应[D];湘潭大学;2010年
2 吴翟;高性能磷掺杂硫化镉纳米带场效应管及其光电性能研究[D];合肥工业大学;2010年
3 陈鹏;染料敏化纳米二氧化钛光电太阳能电池的研制[D];长春理工大学;2010年
4 袁硕红;纳米带中RKKY相互作用的尺寸效应[D];吉林大学;2010年
5 林健健;NiO/TiO_2纳米带异质结构的制备及其光催化性能的研究[D];山东轻工业学院;2011年
6 钟蕾;一维钛酸纳米材料的制备、表面修饿与物性研究[D];武汉理工大学;2010年
7 荣英凤;BDT铁电薄膜和ZnO纳米带压电性能的测试与表征[D];湘潭大学;2010年
8 袁波;基于ZnO和ZnS纳米带光敏、压敏传感器研究[D];湘潭大学;2011年
9 郑辉;纳米压痕法表征压电薄膜/纳米带的力电耦合性能[D];湘潭大学;2011年
10 江鹏;基于可控掺杂ZnS一维纳米结构高性能传感器的研究[D];合肥工业大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026