本科畢設(shè)答辯模板PPT教案

1、會計學(xué)1本科畢設(shè)答辯模板本科畢設(shè)答辯模板第1頁/共32頁環(huán)保的合成路線在半導(dǎo)體硅、二氧化鈦上制備形貌、尺寸、組成可控的銀、銅及銀銅微納米粒子及薄膜；通過本論文的研究工作對今后的進一步探索微納米粒子及薄膜的制備及應(yīng)用研究提供可以借鑒的方法。本文力求通過實驗條件的變化對其形成機理進行探討，從而揭示不同尺寸、不同形貌、不同組成的微納米材料的生長規(guī)律。第2頁/共32頁展態(tài)勢。n創(chuàng)新點：對HF作用機制的發(fā)現(xiàn)及探索、提出的形核長大競爭機制及曲率效應(yīng)、得到了沉積均勻銀薄膜的較好反應(yīng)條件、在銀銅合金的沉積過程中發(fā)現(xiàn)了置換機制、臨界值的提出、“核桃仁”生長機制的提出、發(fā)現(xiàn)了銅銀比例特別高的“霧狀”薄膜、用分形方

2、法對“核桃仁”狀薄膜的分形維數(shù)進行了測定并和DLA模型進行了對比、以鈦為基體成功的制備出了二氧化鈦薄膜并在二氧化鈦薄膜上制備出了三種不同形貌的微納米銀。第3頁/共32頁第4頁/共32頁2Cu(NO3)2+Si+2H2O2Cu+SiO2+4HNO3Si基體上形成的晶體銅，條件：0.03 M的HF，1.0 M的Cu(NO3)2，紫外光照15 minSiO2+4HFSiF4+2H2O第5頁/共32頁Si基體上形成的銅晶體，第6頁/共32頁Si基體上形成的銅晶體，條件：0.1 M的HF，0.1 M的Cu(NO3)2；紫外光照3 min第7頁/共32頁Si基體上形成的晶體銅，實驗條件：紫外光照時間為5

3、min，其它條件和前圖相同。第8頁/共32頁在粒子是沉積在金屬上還是基板上存在競爭，沉積在金屬上的競爭力大；而一旦粒子沉積在基板上，與此同時，小顆粒與大顆粒的長大出現(xiàn)競爭，小顆粒大的曲率競爭力大。n競爭機制的原因：n型半導(dǎo)體的功函數(shù)小于金屬的功函數(shù)，當n型半導(dǎo)體與金屬接觸時，n型半導(dǎo)體中的電子將向金屬一邊轉(zhuǎn)移；金屬原子之間的鍵能比金屬和半導(dǎo)體之間的鍵能大；形成的金屬曲率大，曲率效應(yīng)。第9頁/共32頁4AgNO3+Si+2H2O4Ag+SiO2+4HNO3SiO2+4HFSiF4+2H2O第10頁/共32頁1.0 mol的銀有66.021023個鍵 ， 于 是 每 個 鍵 的 能 量 為UAg=

4、QAg/66.021023=7.92 10-20 J=0.495eV。同時銅的升華熱QCu為339kJ/mol，銅也為面心立方結(jié)構(gòu)，算出銅的鍵能為UC u=QC u/66.021023=9.38510-20 J=0.587eV。從上可知，銅的鍵能將近比銀的鍵能大0.1eV，對于單個鍵來 說 ， 這 是 非 常 大 的 。第11頁/共32頁(100)（式中U為鍵能）。同理，從（110）面斷開每個原子將斷開5個鍵，提供的鍵能為5/2個鍵的能量，每個原子在（110）面占據(jù)的面積為2a2/2，所以（110）面的表面能U(110)=5 2U/2a2；從（111）面斷開每個原子將斷開3個鍵，提供的鍵能為3

5、/2個鍵的能量，每個原子在(111)面占據(jù)的面積為3a2/4，所以(111)面的表面能U(111)=2 3U/a2。我們又查的Cu的晶格常數(shù)a=0.3615nm，Ag的晶格常數(shù)a=0.409nm，我們即可算出Cu和Ag各個晶面的表面能，列表如下: 2 2第12頁/共32頁表2-1：Cu、Ag表面能的計算值金屬晶格常數(shù)a(nm)鍵能U (10-20 J)U(100) （J/m2）U(110) （J/m2）U(111) （J/m2）Cu0.36159.3852.87262.53942.4878Ag0.4097.921.89381.67421.6401第13頁/共32頁改變實驗條件在硅基體上制備的銀

6、納米薄膜的SEM照片。實驗條件為：室溫，溶液組成為：0.1M HF，1.0 mM的AgNO3；自然光下反應(yīng)1.5h。第14頁/共32頁第15頁/共32頁第16頁/共32頁第17頁/共32頁ACDB實驗條件：0.1M HF，0.01 M AgNO3，0.1 M Cu(NO3)2；紫外光照1 min第18頁/共32頁“霧狀”薄膜的成分分析：第19頁/共32頁實驗條件：0.1 M HF，0.02 M AgNO3，0.05 M Cu(NO3)2；紫外光照1 min第20頁/共32頁 上述四組實驗中粒子形貌為上述四組實驗中粒子形貌為“核桃仁核桃仁”狀，和單獨沉積銀有顯著的狀，和單獨沉積銀有顯著的不同，對

7、比一下反應(yīng)條件，原因很明顯：是由于溶液中有不同，對比一下反應(yīng)條件，原因很明顯：是由于溶液中有Cu2+?？梢??？梢赃@樣解釋：溶液中這樣解釋：溶液中Cu2+濃度很高，沉積到基板上也很快，同時濃度很高，沉積到基板上也很快，同時Ag+的電的電位很高，沉積到基板上也很快，而一旦位很高，沉積到基板上也很快，而一旦Cu沉積到基板上，由于置換反沉積到基板上，由于置換反應(yīng)的存在，應(yīng)的存在，Cu馬上置換出馬上置換出Ag，這樣，基板上銀的形核就會比較多。而，這樣，基板上銀的形核就會比較多。而形核的銀周圍形核的銀周圍Ag+濃度非常低，在短時間內(nèi)擴散還來不及使其增高，而濃度非常低，在短時間內(nèi)擴散還來不及使其增高，而溶液

8、中溶液中Cu2+的濃度卻非常高，在剛剛形核的銀周圍其電勢高過微量的的濃度卻非常高，在剛剛形核的銀周圍其電勢高過微量的Ag+，于是銅將在銀顆粒上沉積，又由于曲率效應(yīng)，銅在銀核曲率最大，于是銅將在銀顆粒上沉積，又由于曲率效應(yīng)，銅在銀核曲率最大的地方沉積得最多。當這個過程發(fā)生后，擴散過來的的地方沉積得最多。當這個過程發(fā)生后，擴散過來的Ag+將與銅發(fā)生置將與銅發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)后換反應(yīng)，反應(yīng)后Ag+的濃度又降低，于是又發(fā)生重復(fù)的過程。重復(fù)過程的濃度又降低，于是又發(fā)生重復(fù)的過程。重復(fù)過程導(dǎo)致的最終結(jié)果是粒子在開始曲率最大的地方向前生長（而橫向長大導(dǎo)致的最終結(jié)果是粒子在開始曲率最大的地方向前生長（而橫向長

9、大卻比較遲緩），直到粒子相遇并融合到一塊。這個過程都可從上述四卻比較遲緩），直到粒子相遇并融合到一塊。這個過程都可從上述四組實驗條件下找到依據(jù)，從四組圖中都可找到胞狀向前生長的粒子，組實驗條件下找到依據(jù)，從四組圖中都可找到胞狀向前生長的粒子，由于胞狀粒子前頭的曲率最大，所以胞狀粒子會生長成長條狀，直到由于胞狀粒子前頭的曲率最大，所以胞狀粒子會生長成長條狀，直到與其它生長成長條狀的粒子相遇并融合到一塊，最終形成與其它生長成長條狀的粒子相遇并融合到一塊，最終形成“核桃仁核桃仁”狀的形貌。為了以后敘狀的形貌。為了以后敘述方便，我們可以把上述機制叫做述方便，我們可以把上述機制叫做“核桃仁核桃仁”機制。

10、機制。第21頁/共32頁溶液原始組分采用出現(xiàn)“霧狀”薄膜的高銅銀比。即：0.1 M HF，0.01 M AgNO3，0.1 M Cu(NO3)2，紫外光照5 minPVP與AgNO3的質(zhì)量比為1:1PVP與AgNO3的質(zhì)量比為2:1第22頁/共32頁先在（0.1 M HF+0.1 M Cu(NO3)2 ）溶液中反應(yīng)2 min，然后在（0.06 M HF+0.02 M AgNO3+0.05 M Cu(NO3)2）溶液中反應(yīng)2 min，整個反應(yīng)過程中365 nm紫外光照第23頁/共32頁銀銅比增大到1:50后，即：0.01 M AgNO3，0.5 M Cu(NO3)2；紫外光照5 min0.1 M

11、 HF0.15 M HF第24頁/共32頁第25頁/共32頁 A圖取=1/24，數(shù)出有像素的方格數(shù)為221個，即=1/24，N()=221；B圖取=1/25，數(shù)出有像素的方格為713個，即=1/25，N()=713；C圖取=1/26，數(shù)出有像素的方格為2307個，即=1/26，N()=2307。然后對A、B、C中（ln1/，ln N()）作圖，理論上能得到一條直線，直線的斜率即為圖形的分形維數(shù)。第26頁/共32頁三點基本在一條直線上，擬合后給出的直線斜率為1.68。這和 DLA(Diffusion Limited Aggregation)生長圖形的值1.66差不多，可能在此條件下薄膜的分形生長

12、為DLA生長。確切機理有待進一步研究。第27頁/共32頁將拋光后的鈦片放入管式電阻爐中300度左右氧化10分鐘，即可在表面得到一層氧化膜。n微納米銀的制備：將制有二氧化鈦薄膜的試樣在超聲波清洗器中用等離子水清洗15分鐘，之后在超聲波清洗器中用丙酮清洗15分鐘，再用大量的去離子水沖洗試樣，在熱的空氣流中干燥試樣。將配好的一定濃度的AgNO3溶液導(dǎo)入到反應(yīng)器皿中，將制有二氧化鈦薄膜的鈦片浸入溶液中，開啟光固機，照射頭光斑對準試樣中央，于是在鈦基體上開始了微納米銀的生長，反應(yīng)時間結(jié)束，將鈦片取出，用濾紙吸干表面殘留的液體，放入干燥箱中干燥30分鐘，之后將試樣編號，存放入干燥的器皿中。第28頁/共32頁二氧化鈦表面上制備的三種形貌的