摘要本文利用等离子体增强原子层沉积(PEALD)在Ge衬底上原位生长SiO₂作为界面层,引入HfO₂栅介质堆叠结构。系统研究了HfO₂/SiO₂高介电栅介质堆叠在Ge上的界面、电学和带对齐特性。结果表明:PEALD SiO₂沉积过程中Ge表面形成Si-O-Ge界面层,该界面层在退火过程中表现出极佳热稳定性,无明显Hf硅酸盐生成,且能抑制GeO₂降解。电学测量显示:退火样品等效电容厚度(CET)1.53 nm,栅偏压Vfb+1 V处漏电流密度2.1×10⁻³ A/cm²。HfO₂/SiO₂/Ge界面导带(价带)偏移经退火后分别为2.24(2.69)eV和2.48(2.45)eV。结果表明原位PE
摘要本文报道了一种简单的一步电纺法合成SrTiO₃修饰金红石TiO₂复合纳米纤维。X射线衍射、扫描和透射电镜证实成功形成SrTiO₃/TiO₂异质结。光催化测试显示,SrTiO₃/TiO₂(金红石)纳米纤维在UV光照下降解甲基橙(MO)速率几乎是纯TiO₂纳米纤维的两倍,得益于其高结晶度和高效的光生电荷载流子分离。研究背景二氧化钛(TiO₂)因环境友好、化学稳定、光电性能强,是基准半导体材料,广泛用于光学、光伏、传感器、废水治理。锐钛矿TiO₂光催化活性通常优于金红石,但较宽带隙(3.2 eV)限制可见光吸收。金红石TiO₂带隙稍窄(3.0 eV)、热力学稳定性更高,更适合污染物降解重复使用。
摘要脂质体纳米载体(LPNs)具有高药物负载量,经微创鼓室注射后能高效进入内耳,但其在这一敏感器官中的生物相容性尚未系统评估。本研究将含或不含钆-DOTA的LPNs经鼓膜注射至Sprague-Dawley大鼠。通过钆增强磁共振成像(Gd-MRI)追踪LPNs分布并评估屏障完整性,听性脑干反应(ABR)测听力功能,免疫组化定量糖胺聚糖、透明质酸、CD44、TLR2等炎症标志物及TUNEL检测细胞凋亡。结果显示:LPNs高效进入内耳且未破坏中/内耳屏障,无听力损失,炎症和凋亡指标无显著升高。因此,经鼓膜给药LPNs对大鼠耳蜗安全,有望用于感音神经性听力损失治疗。研究背景LPNs是临床应用最早的纳米
摘要本文报道采用改进布里奇曼法在920°C双封石英安瓿中生长p型单晶锡硒(SnSe)。X射线粉末衍射(XRD)和能量色散X射线光谱(EDX)确认生长SnSe为单相单晶。通过机械剥离制备多层SnSe纳米片,构建SiO₂/Si衬底背栅场效应晶体管(FET),分别采用Au和Ti/Au接触电极表征电输运性能。结果表明:多层SnSe纳米片表现出p型半导体特性,源于表面锡空位;70-90 nm厚度器件观察到强载流子屏蔽效应;Au接触比Ti/Au接触呈现更低肖特基势垒和接触电阻,更适合p型SnSe器件。研究背景过渡金属硫族化物具有可调光学带隙,适用于红外光电、辐射探测、太阳能电池、存储及全息记录等器件。锡硒
摘要本文利用有限元法设计并模拟了一种基于石墨烯的片上等离子体纳米结构,由等离子体总线波导侧向耦合U型和矩形纳米腔组成。研究了等离子体诱导透明(PIT)窗口的动态可调性。结果表明,通过改变纳米腔和总线波导的化学势,或调节矩形纳米腔的位置和宽度等几何参数,可有效调控PIT效应。该结构还可作为等离子体折射率传感器,在PIT透射峰处灵敏度达333.3 nm/RIU,并实现了群延迟超1 ps的慢光效应。该纳米结构为基于石墨烯的片上集成纳米光子器件提供了新思路。研究背景等离子体诱导透明(PIT)是一种类似电磁诱导透明(EIT)的新现象,在宽吸收谱中产生尖锐透明窗口,因其在慢光、光开关、光存储、高灵敏度传感
摘要本文报道了一种仅需50秒的微波辅助合成法,制备出具有前所未有的富吡啶氮结构的氮硫共掺杂碳量子点(N,S-CQDs)。这种独特的结构设计使材料同时具备高达23.6%的光致发光量子产率(PLQY)和强大的拟酶催化活性,性能显著优于传统碳量子点。研究背景碳量子点(CQDs)作为一种多功能的零维纳米材料,因其优异的化学稳定性、低细胞毒性及独特的电子光学特性而备受关注。表面丰富的官能团(-OH、-COOH)使其易于与各类有机无机体系结合,广泛应用于生物成像、光电器件、光催化降解及制氢等领域。近年研究证实,杂原子掺杂——特别是氮、硫共掺杂——能显著提升CQDs性能。N掺杂或N,S共掺杂CQDs在荧光量
摘要 我们报道一种直接机械研磨法将碳纳米管(CNTs)引入LiNi₀.₈Co₀.₁₅Al₀.₀₅O₂(NCA)正极表面,不损害晶体结构和形貌。所得NCA/CNT复合材料在0.25 C下60圈后可逆容量达181 mAh g⁻¹,较原始NCA(153 mAh g⁻¹)提升18%。5 C高倍率下复合材料维持160 mAh g⁻¹,原始NCA仅140 mAh g⁻¹。均匀CNT分散增强电子导电性并抑制电解液副反应,凸显导电纳米材料作为高能正极表面改性剂的可行性。 背景 高性能锂离子电池(LIBs)依赖兼具高容量、稳定性和安全性的正极材料。LiCoO₂虽提供优异可逆容量(~150 mAh g⁻¹),但
摘要 420 nm)高效降解罗丹明B(RhB)。预剥离WS₂纳米片作为二维底物,上生长Bi₂MoO₆纳米片,形成紧密纳米结促进快速电荷分离和传输。XRD、XPS、SEM、TEM/HRTEM和UV-vis DRS全面表征确认相纯度、紧密界面接触和增强光吸收。光催化测试显示5 wt% WS₂/Bi₂MoO₆复合材料100 min内达成95% RhB去除率,优于纯Bi₂MoO₆和机械混合。空穴(h⁺)捕获实验确定h⁺为主要氧化剂。循环测试展示结构稳定性,凸显复合材料环境修复潜力。 背景 光催化提供污染物降解清洁路径,但传统宽带隙半导体如TiO₂和ZnO仅限UV激活[1,2]。为利用丰富太阳光谱,需
摘要 研究了在分布式布拉格反射镜微柱腔(直径~3 µm)中耦合的InAs/GaAs双层量子点发射1.3 µm波长、具备光纤量子通信能力的显著高计数率单光子发射,其光子提取效率达3.3%。微光致发光谱清晰观测到腔模式和普赛尔增强。在Hanbury-Brown和Twiss装置检测端,两个雪崩单光子计数模块记录总计数率~62,000/s;时间相干计数测量证明单光子发射,多光子发射概率g²(0)仅为0.14。 背景 1.3 µm发射。高密度BQDs应用于室温~1.5 µm激光二极管[15,16]。因避免活性层准晶格层和超低生长速率(可能恶化晶体质量)[2],BQD结构也适合生长电信波长低密度QDs。
摘要 利用生物质衍生纳米碳制超级电容器的最大障碍之一是活化过程中内在结构损失。本研究引入一类新型活性炭纤维(ACF),以废弃棉手套(CG)为前驱体。CG主要由纤维素组成,经热解和KOH活化后自然保留纤维形貌,产出具有三维互联框架和高度分级孔隙系统的材料。所得CG衍生活性炭纤维(CGACF)展现卓越BET比表面积1,435 m² g⁻¹,以1.3 nm微孔和2.7 nm介孔为主,并保留原始纤维骨架。该结构同时最小化电解质和电子扩散阻力,最大化储荷容量。因此,CGACF在0.1 A g⁻¹下实现218 F g⁻¹比电容,在极高电流密度20 A g⁻¹下仍保持88%电容,超越商业活性炭(AC)。
摘要 我们描述了一种无膦、单锅法制备ZnSe/CdS/ZnS核壳量子点(QDs),结合II型和I型带隙排列抑制再吸收。所得红光发射QDs实现82%光致发光量子产率(QY)和卓越光学稳定性。相比传统I型QDs,复合QDs展现显著更大斯托克斯位移和减少再吸收,转化为更高荧光输出。利用这些特性,我们将QDs作为荧光标记用于荧光免疫吸附测定(FLISA)检测C-反应蛋白(CRP)。该测定达成0.85 ng mL⁻¹检测限(LOD)——比基于CdSe/ZnS的FLISA(1.00 ng mL⁻¹)灵敏度高15%。结果表明ZnSe/CdS/ZnS II型/I型QDs是生物医学诊断和光子应用的有力候选者。
摘要 我们提出了一种简化的一步法溶胶-凝胶路线,制备掺入包覆均匀金壳二氧化硅核的纤维素-多面体寡聚倍半硅氧烷(POSS)杂化材料。该工艺在蚁酸存在下同时水解四乙氧基硅烷(TEOS)还原氯金酸(HAuCl₄),并利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APTES)将胺功能化POSS接枝到纤维素上。研究了两种变体:(1)常规溶胶-凝胶序列和(2)PVA/THPC介导法。通过FT-IR、拉曼、XRD、UV-VIS、光致发光、SEM/EDS、TEM、TGA/DSC和BET表征,确认了核壳结构成功形成、均匀分散、高光学透明度和增强热稳定性。 背景 纳米技术与聚合物科学的交叉推动了用于柔性电子、传感器和生物相容
摘要 通过在熔融硝酸钾中氧化金属钽并加入氢氧化钾,合成了钽酸钾(KTaO₃)和铌酸钾(KNbO₃)纳米颗粒。这些铁电纳米颗粒的磁化曲线显示弱铁磁性,而块体材料无磁性。实验数据作为理论计算起点。我们考虑导致铁电纳米颗粒出现铁磁有序的微观机制。基于磁极化子渗流理论,假设氧空位起主导作用。描述了表面磁极化子形成,其中氧空位捕获的电子通过磁性杂质Fe³⁺离子介导交换相互作用。在渗流理论框架内确定了渗流半径对氧空位浓度和磁性缺陷浓度的依赖关系。 背景 非磁性体块体介电氧化物纳米颗粒的制备与深入研究揭示了其中的铁磁性,如HfO₂[1]、TiO₂[2-4]、ZnO[5-7]、SnO₂[7,8]、KTaO₃
摘要 采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化锡制造金属氧化物氢传感器。感应层浸渍不同浓度PdCl₂溶液以提高灵敏度。研究了传感器烧结温度曲线对纳米材料颗粒尺寸的影响,进而决定传感器性能。缩短高温驻留时间防止颗粒粗化,产生更小晶粒,对40 ppm H₂呈现更高响应。数据凸显Pd/SnO₂界面边界长度在气体感应行为中的关键作用。所得传感器展现快速响应/恢复和稳定长期运行。 背景 氢气是化学合成关键原料和清洁能源载体,但其易燃性要求在生产、运输、储存中严格监测[1-3]。金属氧化物传感器为实时H₂检测提供有前景平台[4-6]。 纳米结构SnO₂具备化学惰性、热稳定性和强O₂化学吸附等优良特性,成为氢气传感
摘要 我们报道了一种无需外部顺应电流即可切换的ZrO₂/ZrO₂₋ₓ/ZrO₂三层阻变存储器,利用界面型与丝型模式间的可控转换。在界面模式下,ZrO₂₋ₓ层中氧离子迁移调制电阻;在丝型模式下,两个弱丝形成的固有串联电阻提供自顺应。通过调节RESET电压,实现稳定的多态存储,适用于下一代高性能非易失性器件。 背景 非易失性存储器发展要求更高密度、速度和更低功耗。基于金属氧化物的阻变随机存取存储器(RRAM)因其可扩展性、CMOS兼容性和低能耗运行而脱颖而出[3]。主导切换机制涉及电场驱动氧空位迁移,导致丝型或界面(均匀)导电[4-6]。丝型切换依赖桥接电极的导电丝,而界面切换由界面处空位分布支
摘要 金属辅助化学刻蚀(MACE)制备的多孔硅纳米线(SiNWs)在光电子、热电和生物医学传感领域价值日增。精确控制其形貌——长度、直径、孔隙率和结晶度——对器件优化至关重要,但关键刻蚀参数的影响仍不完全清楚。本研究系统考察了银(Ag)催化剂沉积时间、HF-氧化剂摩尔比(χ = [HF]/([HF]+[H₂O₂]))和水浓度对退化掺杂p型Si晶片形貌与刻蚀动力学的影响。结果表明:当χ足够高时,表面从微孔陨石坑纹理演变为均匀SiNW阵列。纳米线底部和尖端刻蚀速率分别由一级Ag介导溶解和涉及金属离子与扩散空穴的二级反应决定。通过调节χ和水浓度,实现了孔隙率与长度的独立控制,展示了为高性能应用定制S
摘要 利用纳米环等离子体透镜(NRPL)在远场实现超越衍射极限的二维超聚焦一直是长期挑战。本研究证明,通过调节入射光的偏振态(SOP),NRPL可产生椭圆、甜甜圈和圆形等不同焦斑形状,其半高全宽(FWHM)分别约为0.32、0.34和0.42 λ₀。焦深(DOF)跨度为1.41-1.77 λ₀,焦点位置可通过相位工程精确调控。该工作为亚衍射成像、粒子加速、量子光子学和高密度光存储提供了实用路径。 背景 超分辨成像、粒子加速、量子信息处理和偏振依赖光存储均受益于操控表面等离子体极化子(SPPs)的亚波长等离子体结构。等离子体透镜(PL)最早由Pendry于2000年提出,通过耦合倏逝波实现完美
摘要 超级电容器凭借超高电容、快速充放电和卓越的循环寿命,成为下一代储能器件的理想选择。高比表面积、优异的机械化学稳定性和低成本材料至关重要。石墨烯——单层碳原子——因其非凡的导电性、柔韧性和2630 m² g⁻¹的理论比表面积而脱颖而出。与聚合物复合时,石墨烯可产生协同效应,提升能量密度、结构完整性和柔韧性。本文综述了用于超级电容器电极的最新聚合物-石墨烯复合材料,考察了粘结剂策略,探讨了导电聚合物杂化体系,并重点介绍了柔性器件架构。最后总结了商业化部署面临的关键挑战与未来发展方向。 引言 自2004年分离制备以来,石墨烯吸引了物理、化学和工程领域的广泛关注。其卓越的电导率、机械强度和巨大
摘要演示了一种结合旋涂纳米球光刻(NSL)与常规光刻技术的新型低成本批量制造方法,高效生产金属平面微透镜及其阵列。所制微透镜由亚波长纳米孔组成,可在整个可见光谱有效聚焦光线,焦点尺寸接近瑞利衍射极限。通过改变纳米孔间距和直径可调节聚焦效率。尽管纳米球自组装过程中常存在随机缺陷,但主要聚焦性能(焦距、景深DOF、半高全宽FWHM)基本保持不变。研究为在晶圆级实现集成纳米光子器件提供廉价途径。研究背景微透镜作为最普遍光学元件,旨在微纳尺度操控聚焦光,在显示技术、激光束准直、分子检测、光学信息存储等有重要应用。折射微透镜虽广泛用于商业器件且光通量高,但不可避免存在体积庞大、色差、球差。衍射微透镜像差
摘要小角散射(中子、X射线或光;SAS)用于描述确定性纳米尺度脂肪分形的结构特征。研究表明,对于等概率任意取向的多分散分形体系,可获得各结构层级的分形维数和尺度因子。这与小角散射分析随机取向、非相互作用纳米/微观分形体系的通用结果一致。将结果应用于二维脂肪康托尔型分形,推导散射强度和结构因子解析表达式。阐述如何从实验数据计算结构性质,展示其与尺度因子随迭代数变化的关联。该模型可用于脂肪分形框架下解释实验SAS数据,揭示以分形维数规律变化为特征材料的结构性质。可描述任意递减散射指数的幂律衰减序列,并穿插恒定强度区域。引言纳微尺度生成的许多分层结构具有尺度膨胀不变的几何特征,表现出自相似性,从而具
纳米材料