准自由支撑边界条件下金属纳米团簇的凝聚行为

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研究结果表明,基底特性对生长其上的原子凝聚体的形成机理、表面形貌和微观结构等有着重要的影响。1996年,浙江大学一个实验小组在液相基底上制备成功了金属薄膜,随后人们对液相基底表面的纳米原子团簇、分枝状凝聚体、网状薄膜以及连续金属薄膜等低维系统进行了深入的研究。   我们采用真空热蒸发方法,在液相基底(硅油)表面制备银原子凝聚体,比较深入地研究了该纳米系统的微观结构及演化,得到以下主要结果:   (1)在薄膜名义厚度d<1.5 nm时,沉积在液相基底(硅油)表面的银原子形成准圆形和分枝状的凝聚体,分枝宽度为10-1μm量级,并且基本不随d的变化而变化。实验发现:凝聚体的覆盖率p随d的增加首先线性增长,当d超过临界值dc后呈现振荡特征,揭示了凝聚体的物质密度的演化。实验结果还表明,当沉积速率增加时,凝聚体的生长模式更趋向于三维生长。   (2)原子力显微镜(AFM)表面分析结果显示:银原子分枝状和颗粒状的凝聚体是由尺寸不一的原子团簇组成,团簇尺寸分布满足一般的高斯分布,其最可几尺寸约为101 nm量级,且基本不随薄膜名义厚度变化而变化。测量和计算还显示,凝聚体内的物质密度较相应块体材料小,并随着薄膜名义厚度的增加而增加。   本论文主要分为四章,内容安排如下:   第一章:回顾了固相和液相基底表面薄膜的研究历史、制备技术和检测方法,比较了它们的异同点。最后简述了团簇物理的基本概念和模型。   第二章:阐述了本实验的基本原理、实验仪器和实验方法。   第三章:研究了液相基底表面银原子凝聚体的形成过程和微观结构,得到了银原子凝聚体的覆盖率随薄膜名义厚度的变化关系。利用原子力显微镜对银凝聚体的微观结构及演化进行了比较系统的分析。   第四章:提出了本文的主要研究结果,并对存在的主要问题及未来进一步的努力方向进行了展望。  
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