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金属纳米结构的制备和输运特性研究

张异光  
【摘要】: 金属纳米结构以其特有的优势和引人注目的应用前景,成为当前科学研究的一大热点。本文研究了生长条件对金属薄膜质量的影响,利用微纳米加工技术制备了高质量的纳米点接触结构,并对其输运特性进行了研究。 首先,采用真空蒸镀系统,通过改变生长参数,制备了一系列金属Au、Ag薄膜,并用原子力显微镜对样品进行了表征。通过分析比较,得到薄膜生长过程中真空度、生长速度、过渡层、衬底以及薄膜厚度等生长条件对薄膜质量的影响,并确定了高质量金属薄膜的优化生长条件。 其次,采用磁控溅射和热蒸发沉积薄膜方法,配合电子束曝光技术,通过溶脱和刻蚀工艺,制备了坡莫合金纳米点接触结构。采用磁控溅射方法制备的坡莫合金薄膜表面致密,粒径较小;而热蒸发制备的薄膜表面平整,粒径较大,但是薄膜组分比磁控溅射薄膜更加接近源材料。通过对制备工艺摸索,得到了制备高质量纳米点接触结构的条件,应用热蒸发沉积薄膜和溶脱工艺即可得到高质量的纳米点接触结构;而对于磁控溅射方法制备薄膜,需要采用刻蚀工艺才能得到高质量的纳米点接触结构。 最后,采用四电极Ⅰ-Ⅴ测试法对多种金属纳米点接触结构的输运特性进行了研究。结果表明,纳米点接触结构的电阻随着测试电流的增加而增加,电阻的变化量随着纳米点接触宽度的增加而减小,说明热效应非常明显,而热平衡的时间很短。


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