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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