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第1章 纳米结构的合成、加工和应用1

1.1纳米技术简介1

1.2纳米技术的历史2

1.3什么是纳米材料3

1.4纳米结构材料的性质5

1.4.1物理性质8

1.4.2力学性质14

1.5纳米结构的热稳定性25

1.6纳米技术与展望29

1.7纳米结构的应用举例30

1.7.1纳米电子学与分子电子学30

1.7.2纳米机器人30

1.7.3生物应用31

1.7.4催化应用31

参考文献31

第2章 二维纳米结构的分类42

2.1引言42

2.2纳米结构的制备方法42

2.2.1溶胶-凝胶法制备纳米颗粒43

2.2.2化学沉积法制备纳米颗粒43

2.2.3水热法制备纳米颗粒43

2.2.4热解法制备纳米颗粒44

2.2.5化学气相沉积法制备纳米颗粒44

2.2.6固相合成法44

2.2.7其他的先进方法44

2.3纳米颗粒的物理和化学分析方法45

2.3.1 X射线衍射45

2.3.2扫描电子显微镜45

2.3.3透射电子显微镜46

2.3.4光学光谱测定46

2.3.5紫外-可见光光谱46

2.3.6荧光光谱47

2.3.7傅里叶变换红外光谱测定47

2.4几种生长模式47

2.5生长和能量的关系48

2.6过饱和对生长过程的影响49

2.7薄膜生长初始阶段的定量描述50

2.7.1 Volmer-Weber理论50

2.7.2三维岛状生长50

2.7.3二维薄膜生长51

2.8生长动力学理论52

2.9薄膜的取向54

2.10薄膜的定向生长55

2.11薄膜-衬底界面55

2.11.1突变界面（单层-单层）55

2.11.2化学键合界面55

2.11.3分散薄膜-衬底界面56

2.11.4半分散薄膜-材料界面56

2.11.5力学薄膜-衬底界面56

参考文献57

第3章 二维纳米结构的表征及制备方法65

3.1引言65

3.2硅（Si）65

3.3二聚体-吸附原子-堆垛层错（DAS）模型66

3.4俄歇电子能谱67

3.5低能电子衍射技术68

3.6 X射线光透射谱68

3.7物理气相沉积方法69

3.7.1热蒸镀69

3.7.2蒸发源70

3.7.3溅射法73

3.8化学气相沉积法80

3.8.1引言80

3.8.2 CVD的要求83

3.8.3等离子辅助化学气相沉积法86

3.8.4辉光放电系统92

3.8.5 CVD方法的优点93

3.8.6 CVD方法的局限性和缺点93

3.9分子束外延94

3.9.1超高真空系统94

3.9.2衬底加热器和保护器95

3.9.3 MBE的源腔96

3.10离子束辅助薄膜沉积96

3.10.1部分电离分子束外延96

3.10.2注入-外延装置97

3.10.3离子气相沉积技术98

3.10.4双离子束技术99

3.10.5离子团簇100

3.11脉冲激光沉积102

3.12化学浴沉积103

参考文献106

第4章 二维纳米结构的力学加工及性能112

4.1引言112

4.2多层涂层113

4.3多层涂层的制备方法114

4.3.1单槽法多层电沉积116

4.3.2石墨烯层的机械剥离法117

4.3.3薄膜合成的化学机械法119

4.3.4增强力学性能的途径123

4.4多层涂层的性能测试126

4.4.1多层纳米结构的力学性能126

4.4.2多层体系的强化理论126

4.4.3立方氮化硼薄膜129

4.4.4多层体系中的超模量效应132

4.4.5多层涂层中的摩擦行为133

4.5力学因素影响的二维纳米结构性质134

4.5.1 TiN/CrN纳米多层薄膜134

4.5.2压痕技术测量薄膜的力学性质136

4.5.3氮化碳纳米薄膜138

4.5.4 Au-TiO2纳米复合薄膜139

4.5.5内应力对CNx薄膜力学性能的影响142

参考文献144

第5章 二维纳米结构的化学/电化学合成及性质150

5.1引言150

5.2历史150

5.3金属纳米结构的直写151

5.4共沉积理论和热力学方法153

5.4.1成核作用154

5.4.2生长156

5.4.3 Ostwald熟化157

5.4.4稳定纳米颗粒的后期生长和形成157

5.5电化学势下二维纳米结构的相变161

5.6沉积法纳米材料的提取164

5.6.1水溶液中金属颗粒的提取164

5.6.2非水溶液的还原导致的金属沉积166

5.6.3水溶液中氧化物的沉积172

5.6.4非水溶液中氧化物的沉积174

5.6.5用于等离子阵列制备的纳米压印光刻技术175

5.7总结178

参考文献179

第6章 二维纳米结构的物理制备方法与原理185

6.1引言185

6.2纳米薄膜的概念185

6.3重要的物理制备方法187

6.3.1受激准分子激光器187

6.3.2分子束外延188

6.3.3离子注入188

6.3.4纳米技术中的聚焦离子束189

6.3.5 FIB-SEM双束系统189

6.3.6 Langmuir-Blodgett薄膜190

6.3.7静电纺丝190

6.4刻蚀薄膜的规格191

6.5相位、长度和时间三明治194

6.6介电螺旋刻纹薄膜中关联性质和结构特征的模型200

6.7对入射横向波的精确耦合波分析207

6.8不同合成方法的物理原理和应用214

6.8.1受激准分子激光器214

6.8.2分子束外延214

6.8.3离子注入216

6.8.4纳米技术中的聚焦离子束218

6.8.5 FIB-SEM双束系统219

6.8.6 Langmuir - Blodgett薄膜219

6.8.7静电纺丝220

参考文献220