[发明专利]一种非晶硅氧化物纳米线的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米线焊接方法，尤其是一种非晶硅氧化物(SiO_x)纳米线的焊接方法。

背景技术

硅氧化物纳米线是一种硅桥氧键的准一维非晶半导体纳米材料，具有独特的蓝光特性，因而在扫描近场光学显微镜(SNOM)探针、波导和纳米光学器件中均有潜在应用前景(参见文献：1.Yu D P，Hang Q L，Ding Y et al，Appl.Phys.Lett.，1998，73(21)：3076；2.Liu Z Q et al，J.Mater.Res.，2001，16(3)：683；3.Peng X S，Wang X F，Zhang J et al，Appl.Phys.A，2002，74：831)。目前，透射电镜(TEM)高能电子束辐照下纳米线的焊接研究主要集中在晶态金属纳米线和晶态半导体纳米线(参见文献：4.Xu S Y，Tian M L，Wang J G et al，Small，2005，1(12)：1221；5.许胜勇，电子显微学报，2007，26(6)：563)，而非晶硅氧化物纳米线的焊接尚未发现有系统研究。而且，在这些报道中纳米线的焊接工艺参数不明确，焊接效果也不理想。此外，更重要的是，上述仅有的纳米线焊接研究尚未揭示表面纳米曲率效应或“纳尺寸”效应(参见文献：6.Zhu X F，J.Phys：Condens.Matter，2003，15：L253；7.Zhu X F and Wang Z G，Int.J.Nanotechnology，2006，3：491)以及超快过程效应或“纳时间”效应(参见文献：8.Zhu X F andWang Z G，Chin.Phys.Lett.，2005，22(3)：737；7.Zhu X F and Wang Z G，Int.J.Nanotechnology，2006，3：491)对纳米线焊接工艺的关键影响，而越来越多的实验现象已经证实这两者具有很强的普适性，能够用来统一预言和解释能量束超快辐照下各种低维纳米结构的不稳定性及其纳米加工(参见文献：7.Zhu X F and Wang Z G，Int.J.Nanotechnology，2006，3：491；9.苏江滨，孟焘，李论雄，王占国，朱贤方，功能材料与器件学报，2008，14(1)：268)。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种非晶硅氧化物纳米线的焊接方法。

本发明的技术方案是从表面纳米曲率效应和超快过程效应角度出发，利用场发射透射电镜高能电子束辐照实现纳米线原位焊接的方法。

本发明包括以下步骤：

1)TEM样品的准备：先从硅片衬底上刮下硅氧化物纳米线粉末，用有机溶剂分散，至形成颜色均匀的悬浮液时，再将含硅氧化物纳米线的有机溶液加到附有微栅碳膜的铜网上，静置，得TEM样品；

2)装样：将步骤1)得到的TEM样品放入样品座中固定好，然后将样品杆逐步推入到样品室中并对透射电镜抽真空，对样品中的硅氧化物纳米线进行观察分析；

3)纳米线的筛选：先在TEM低倍观察模式下对硅氧化物纳米线进行粗选，然后在较高倍数观察模式下对粗选的纳米线作进一步筛选；

4)纳米线的焊接：先在放大倍数20000×～150000×下用电镜附带的CCD拍下焊接前两纳米线尤其是交叉处的形貌；然后在相同放大倍数下对纳米线交叉处进行辐照，并实时拍照记录两纳米线尤其是交叉处的结构转变过程，在保持相同辐照条件下，不断重复“辐照-拍照”这一过程，直至最终实现两纳米线的焊接。

在步骤1)中，所述分散最好在超声振动下用有机溶剂分散，所述有机溶剂可采用乙醇、丙酮等。

在步骤2)中，透射电镜可采用加速电压为300kV的Tecnai F30场发射透射电子显微镜(主要部件组成：Tecnai F30300kV场发射透射电镜主机，包括计算机工作站和单倾、低背景双倾等几种样品杆；数字化、一体化STEM透射扫描附件，包括HAADF探头；数字化、一体化EDX能谱仪系统，包括能谱频谱分析技术软件；一体化CCD相机，包括622视频TVCCD相机和794CCD相机；平板照相系统等)。