《熔化狀態下一維金屬納米材料電輸運特性的研究》是依託天津理工大學，由王學偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：熔化狀態下一維金屬納米材料電輸運特性的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王學偉
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熔化狀態下金屬納米材料的電子傳輸性質是一個饒有興趣的研究領域，但由於在熔化狀態難以保持納米尺度以及受測試手段等因素的限制，相關工作很少見報導。本項目以沉積在多孔氧化鋁模板中直的、Y形的和梯度直徑的金屬納米線為研究對象，利用模板一維孔洞的空間限域作用使其在熔化狀態時仍維持原有的一維納米線的形狀，研究和分析這些處於熔化狀態下金屬納米線的I-V和電阻溫度係數特性以及電輸運性質與納米線直徑的相關性，初步建立一維熔融金屬納米線電輸運性質的測量方法，弄清影響液態金屬納米材料電子傳輸的關鍵因素，探究一維尺度下金屬納米材料固-液界面處的電子傳輸行為，在此基礎上進一步揭示一維熔融金屬納米線電子傳輸的內在規律並提出相關物理模型。相關研究進展既可為今後發展液態金屬納米材料的電子輸運理論提供依據，也可為固態納電子器件在受熱環境下熱穩定性的評價乃至基於液態納電子器件的設計和開發提供新的思路和有益的參考。
結題摘要
在本項目的研究中，我們充分利用多孔氧化鋁模板的孔洞空間限域作用，獲得了金屬納米線在熔化狀態時仍維持原有的一維納米線的形狀，研究和分析這些處於熔化狀態下金屬納米線的I-V和電阻溫度係數特性以及電輸運性質與納米線形狀的相關性。進而，初步建立了一維熔融金屬納米線電輸運性質的測量方法，分析了影響液態金屬納米材料電子傳輸的關鍵因素，探究了一維尺度下金屬納米材料固-液界面處的電子傳輸行為，並在此基礎上進一步探索了一種合金納米線組份可控的製備方法。根據獲得實驗數據和相關分析討論，提出了液態金屬納米材料的電子輸運的機理，發表了 SCI 收錄論文 7 篇，已培養碩士研究生 2 名，基本實現了本項目的預定目標。通過本項目的開展，取得了一些研究成果。首先，我們首次測量和分析了低熔點金屬納米線在熔化過程中的電輸運行為，發現直線形和Y形鉍納米線陣列的電阻在納米線熔化之前是隨溫度升高而增大的，表現為正電阻溫度係數，但熔化以後鉍納米線陣列的電阻隨溫度的升高而降低，表現為負電阻溫度係數；而直線形鉛納米線陣列的電阻在熔化前後均是隨溫度的升高而增大。其次，通過多次測量熔化前後電輸運性能，發現熔化後再結晶鉍納米線的電阻溫度係數轉變點低於沒熔化過的鉍納米線，進而分析了低熔點金屬納米線在納米限域條件下再結晶的機理。這些研究成果不僅有利於認識和弄清液態金屬納米材料電輸運的內在機理以及影響因素，而且對於熔化狀態下金屬納米材料電子輸運理論的建立和發展將會產生積極的影響。此外，通過測量納米線各段金屬固液界面電輸運性能，了解低熔點金屬在固液界面處的原子擴散過程及相關機理，並根據這些結果探討一種新的合金製備途徑。這一研究對於合金納米結構可控制備和性能調控有著重要的意義。
