研究目的
研究深紫外(DUV)处理在低温下去除不同维度纳米材料(纳米颗粒、纳米线、纳米片)表面有机配体并提升其导电效率的可行性,作为高温热退火的替代方案。
研究成果
DUV处理是一种高效低温去除纳米材料有机配体的方法,能在不破坏形貌的前提下显著提升电导率。该方法优于热退火工艺(尤其对PVP等聚合物配体),且适用于不同维度的纳米材料,因而可用于柔性及可穿戴电子器件。
研究不足
光化学处理可能对所有纳米材料并非完全有效;Bi2Se3纳米片需要额外的准分子处理才能显著提升导电性。过长照射时间或高强度能量可能导致结构完整性受损。该方法主要在硅基底上测试,与PET等柔性塑料基底的兼容性虽被暗示但未在本研究中充分验证。
1:实验设计与方法选择:
本研究比较了热退火和光化学深紫外(DUV)处理两种方法对纳米材料表面有机配体(油胺OAm和聚乙烯吡咯烷酮PVP)的去除效果。光化学处理采用低压汞灯(发射253.7nm和184.9nm波长)或射频放电准分子灯(发射172nm波长),在氮气环境下通过断裂有机键实现去配体化,无需高温处理。
2:7nm和9nm波长)或射频放电准分子灯(发射172nm波长),在氮气环境下通过断裂有机键实现去配体化,无需高温处理。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:实验纳米材料包括油胺/PVP包覆的银纳米颗粒、PVP包覆的银纳米线以及PVP包覆的Bi2Se3纳米片,均采用化学合成法制备。薄膜样品通过旋涂或喷涂工艺沉积于硅晶圆衬底。
3:实验设备与材料清单:
主要设备包含低压汞灯(UV-1,三科公司)、射频放电准分子灯(EX-mini L12530,滨松光子学株式会社)、场发射扫描电镜(SIGMA,卡尔蔡司)、拉曼光谱仪(LabRam Aramis,堀?。?、X射线光电子能谱仪(赛默飞世尔U.K. K-alpha)及半导体参数分析仪(安捷伦4155C)。试剂材料来自Sigma-Aldrich(如硝酸银、PVP、油胺、乙二醇等)。
4:实验流程与操作规范:
纳米材料经合成后制成薄膜,分别采用热退火(不同温度处理30分钟)或DUV/准分子光照射(50-60℃下不同时长处理)进行处理。通过扫描电镜、拉曼光谱、XPS及范德堡法测量方阻来表征形貌与电学性能。
5:数据分析方法:
通过方阻数据分析导电性改善情况,利用拉曼与XPS谱图验证配体去除效果。虽未明确提及统计分析,但数据展示包含标准测量值。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
RF discharge excimer lamp
EX-mini L12530
Hamamatsu Photonics K.K.
Emits 172 nm light for photochemical treatment to remove organic ligands, especially effective for nanosheets.
-
field-emission scanning electron microscope
SIGMA
Carl Zeiss
Used to obtain SEM images for morphological analysis of nanomaterials before and after treatment.
-
semiconductor parameter analyzer
4155C
Agilent
Used to measure sheet resistance of nanomaterial films via the Van der Pauw method.
-
low-pressure mercury lamp
UV-1
Samco Co.
Emits DUV light (253.7 nm and 184.9 nm) for photochemical treatment to remove organic ligands from nanomaterials.
-
Raman spectrometer
LabRam Aramis
Horiba
Used to obtain Raman spectra for chemical analysis to confirm removal of organic ligands.
-
X-ray photoelectron spectrometer
K-alpha
Thermo U. K.
Used for XPS analysis to determine surface elements and confirm reduction in carbon/nitrogen content from organic ligands.
-
air brush
ZECO
Used for spray coating of AgNW and Bi2Se3 NS dispersions onto substrates.
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部