显微镜的新原理

显微镜的新原理

一、一种新的显微学原理(论文文献综述)

朱重阳[1](2019)在《钠离子电池电极微结构演化的原位动态表征与嵌/脱钠机制研究》文中提出随着微电子产业和电动汽车的迅猛发展,钠离子电池以其丰富的钠源储量和价格低廉的优势被普遍认为是最具有电网级储能应用潜质的能量存储与转换设备。相比于已成熟的锂离子电池技术,钠离子电池的发展还处于起步阶段,研究人员对钠离子电池电化学过程,尤其是负极材料与钠离子的作用机制尚不完全清楚;不仅如此,由于钠离子拥有更大的离子半径和质量,以及更负的电位,研究人员也不能简单地采用锂离子电池中的相关电化学反应模型或理论来解释钠离子电池中的行为与现象。为此,亟需从微观尺度上观察钠离子电池电极材料在电化学嵌钠/脱钠过程中的形貌与结构变化、深入理解负极材料和钠离子的电化学反应机制,为设计高性能钠离子电池负极材料提供理论指导和实验依据。本论文采用原位透射电子显微镜技术,研究了钠离子电池负极材料在钠化/去钠化反应过程中的微观形貌和相结构的动态演化过程,调查了电极接触界面离子传输特性,最终揭示其储钠机理。主要创新研究成果如下:(1)研究了金属氧化物电极NiCo2O4在钠离子电池中的转换反应机制:通过电子衍射和高分辨成像对钠化和去钠化过程中NiCo2O4电极的形貌与结构进行实时表征,确定了NiCo2O4在首次钠化中的两步钠化反应机制和首次脱钠后不对称的相转变,即NiCo2O4先转变为金属氧化物CoO和NiO,然后再还原成金属Co和Ni纳米晶;在首次去钠化过程中,Co和Ni被氧化形成CoO和NiO,而不是初始NiCo2O4,这种不可逆的相变直接导致了较低的初始库伦效率。随后的电化学反应过程建立在CoO/Co和NiO/Ni的可逆转换反应上,表现出优秀的循环稳定性。(2)研究了超薄铋烯纳米片在钠离子电池中的结构和相演化机制:提出液相超声剥离方法制备原子层厚度的铋烯纳米片,并证明其能克服块体铋电极体积膨胀大、结构破碎等问题,可逆地容纳钠离子的嵌脱;通过对铋烯钠化过程的原位动态观察,首次揭示了铋烯电极的两步插层-合金化反应机制,且合金化反应发生在插层反应结束之前,呈现出非平衡的钠化过程;在合金化反应中,铋烯经历了多重相变,从Bi变成NaBi,再到立方相Na3Bi,最终形成稳定的六方相Na3Bi。其中立方相Na3Bi的形成有效缓解了铋烯纳米片因钠离子嵌入带来的剧烈体积变化。原位实验和电化学测试均证明了铋烯纳米片具有稳定的循环性能。(3)研究了二维黑磷烯电极在钠离子电池中的界面离子传输特性和储钠机制:首次提出液相剪切剥离方法制备单层及少层黑磷烯纳米片;通过原位技术在透射电子显微镜中构建黑磷烯电极的接触界面,实时追踪钠离子在单晶结构黑磷烯中以及黑磷烯之间的传输行为,首次动态观察到黑磷烯电极之间可逆的钠离子传输特性,并发现界面离子传输动力学与接触界面的取向密切相关。借助高分辨动态成像和毫秒级超快相机,实时追踪了钠离子在黑磷烯纳米片中的条纹状嵌入路径,并从原子尺度上证明黑磷烯在钠化过程中的多重相变机制,P→NaP5→Na3P11→NaP→Na3P.

唐路平[2](2019)在《热场作用下纳米颗粒结构演变的原位透射电子显微学研究》文中认为随着微机电系统(MEMS)的进一步微型化,构建器件的金属及半导体等材料逐渐面临着新的挑战。在纳米尺度下,材料的电学、力学和热学性质往往不再遵从宏观材料的规律,因而更小尺寸MEMS的设计和制造需要重新考虑纳米尺度下材料的特殊结构和性能。本论文基于原位透射电子显微学方法,以半导体和金属合金纳米颗粒为例,研究了其在热场作用下的结构演变。主要研究内容和结果如下:1.热场作用下CdSe/CdS半导体纳米颗粒结构演变的原位研究(1)提出了一种新的晶体限域生长方法制备单个空心纳米结构。通过改变加热温度和电子束辐照参数控制CdSe/CdS核/壳纳米颗粒的升华和再生长,实现了单个空心CdSeS纳米结构的可控制备。(2)限域生长过程中,电子束辐照起着主导作用。而且空心CdSeS纳米结构的再生长强烈依赖于部分升华CdSe/CdS纳米颗粒剩余体积与碳壳的体积比,只有当体积比约为0.2-0.8的CdSe/CdS纳米颗粒才能成功地形成空心CdSeS纳米结构。2.热场作用下铜银合金纳米颗粒结构演变的原位研究(1)在高真空条件下对CuAg合金纳米颗粒进行原位加热处理,原子尺度下发现当尺寸降至10 nm以下时,CuAg异质结构优先形成独特的Cu(100)/Ag(100)界面,不同于大尺寸颗粒中传统的Cu(111)/Ag(111)界面。(2)通过是否考虑表面能的贡献(取决于表面与体积比)来考虑尺寸效应,以确定界面的优先取向关系。当尺寸降至10 nm以下时,表面与体积比显着增加,表面能变得越来越占主导地位并在确定最终的相间结构中发挥重要作用。(3)最后,讨论了一种合理的原子运动机制来解释尺寸对不同异质界面形成的影响。对于10 nm以下的颗粒,由于表面/体积比显着增加,表面扩散是驱动质量传递的主要机制,决定形成异质界面的类型。3.热场作用下铜镍合金纳米颗粒结构演变非原位研究初探(1)在大气环境中研究了热场作用下球形Cu/Ni核/壳结构纳米颗粒的热稳定性,实验结果发现近球形的Cu/Ni核/壳纳米结构转变成了空心的截角立方体过氧化镍。(2)通过在透射电镜中原位加热实验发现氧气是空心截角立方体结构形成的必要条件。

张秋波[3](2019)在《纳米材料的表界面结构调控及其动态过程的原位研究》文中进行了进一步梳理当材料的尺寸降到纳米尺度时,材料表界面结构对其性能的影响越发显着。合理的调控纳米材料的表界面结构、阐明结构与性能之间的对应关系对理解纳米材料在各种应用中的工作机制,探究新异物性,设计新型纳米功能器件而言意义重大。本论文基于原位透射电子显微学方法,以半导体材料为例,研究了其在不同外场作用下的表界面结构的原位调控机理及其新异物性。主要研究内容和结果如下:1.电场作用下硫化物异质界面结构的原位调控。(1)发明了一种电驱动的原位阳离子交换方法,利用这种方法能够精确的调控单体纳米晶的异质界面结构。(2)原位观察了电场作用下CdS/Cu2S异质界面结构的形成过程,包括:镉的升华、铜的电溶解、铜离子的迁移以及CdS/Cu2S核壳结构的形成。(3)深入探讨了电驱动阳离子交换方法调控异质界面结构的动力机制:电驱动阳离子交换反应是欧姆热和电场力共同作用的结果;迁入的阳离子来源于金属活性电极,并由电场力驱动进入CdS纳米材料体内;迁出的Cd阳离子是在欧姆热的作用下升华进入了真空环境中。2.电场作用下Cu2S/W界面结构的原位调控。(1)原位观察了Cu2S/W界面处可逆的铜析出-回吸现象,发现了Cu2S纳米线的赝电弹性行为,整个过程包括:低辉铜矿相到高辉铜矿相的转换,铜离子的迁移和积累,铜突触的成核、生长以及自发的回吸。(2)研究了赝电弹性现象的电化学动力机制:Cu离子的析出是由外部电场力驱动的,而铜的回吸是化学电位梯度驱动的。(3)成功的将Cu2S纳米线的赝电弹性应用于纳米机械系统。构建的Cu2S纳米线电执行器可用于推动微小物体在纳米/亚纳米的精度下移动,且其具有较好的可重复性。3.电子束辐照下过氧化银纳米颗粒表面结构的调控。(1)原位对比观察了有(无)Ag表面吸附体的Ag2O2纳米晶两种截然不同的刻蚀过程。表面吸附Ag的Ag2O2纳米晶发生非平衡形状演变,其刻蚀过程包括:球形到方形的刻蚀、两侧刻蚀和底部刻蚀。(2)揭示了电子束刻蚀过程中Ag表面吸附体对Ag2O2纳米晶表面结构的调控机理。Ag表面吸附体可以选择性的吸附在Ag2O2纳米晶表面的特定位置,防止其覆盖的原子被刻蚀,同时也起到阻断表面原子扩散路径的作用。本文从原子尺度上理解了半导体材料的表界面结构的原位调控机制和新异物性,为复杂表界面结构材料的制备和新型功能器件的设计提供了理论基础。

谭玉[4](2010)在《ZnO和SnO2纳米结构的制备表征及应用研究》文中研究说明纳米材料因其具有体相材料所不具备的新奇的物理与化学性质引起了人们广泛的关注和研究。而其中纳米金属氧化物材料更是因其特殊的理化性能成为了广泛使用的功能材料,如在微电子器件、催化剂、能量储存与转化等众多领域有着非常广泛的应用。氧化锌(ZnO)和氧化锡(SnO2)都是典型的n型宽禁带半导体氧化物,其室温禁带宽度分别为3.37 eV和3.65 eV。纳米氧化锌和氧化锡具有优异的光电性能以及高灵敏的气敏特性,一直被认为是金属氧化物中最有应用前景的两种功能材料,近年来,科研人员对各种形貌与结构的ZnO和SnO2纳米材料的合成、表征以及它们在纳米器件领域中的应用进行了深入研究。鉴于它们在未来功能器件中的重要性,本人在硕士期间也对ZnO和SnO2这两种金属氧化物的各种结构及性能进行了研究。本论文利用水热法成功合成了ZnO纳米棒、ZnO纳米花及SnO2纳米空心球。并且利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了ZnO纳米棒、ZnO纳米花的结构形貌,分析了ZnO纳米棒阵列的生长机理,利用扫描近场光学显微镜采用波长为448nm的氩离子激光器为激发源在室温下对ZnO纳米棒阵列进行了Raman光谱测试,纳米棒阵列室温下的拉曼光谱表现出纯的ZnO的拉曼特征峰,对牡丹花状ZnO纳米花和莲花状ZnO纳米花进行了光致发光(PL)测试,比较发光谱得知牡丹花状ZnO纳米花中的缺陷密度低于莲花状ZnO纳米花。重点对SnO2空心纳米球进行EDS、XRD、SEM、TEM等表征,并且将已制备好的SnO2空心球均匀分散到酒精中,然后涂在陶瓷管上的两个金电极之间做成一个简单的气敏元件,将其接入工作回路进行了气敏性研究,研究结果发现用这种SnO2纳米空心球制成的传感器具有更高的灵敏度和更快的响应和恢复时间。

D.伽博,俞大鹏[5](2002)在《一种新的显微学原理》文中研究说明

二、一种新的显微学原理(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、一种新的显微学原理(论文提纲范文)

(1)钠离子电池电极微结构演化的原位动态表征与嵌/脱钠机制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钠离子电池的组成和工作原理
    1.3 钠离子电池的发展简史
    1.4 钠离子电池负极材料
        1.4.1 插层型负极材料
        1.4.2 合金化型负极材料
        1.4.3 转换型负极材料
    1.5 论文选题意义和研究内容
第二章 透射电子显微学
    2.1 引言
    2.2 透射电子显微学
        2.2.1 透射电子显微镜的发展历史
        2.2.2 透射电子显微镜的结构和成像原理
        2.2.3 高分辨透射电子成像
        2.2.4 电子衍射及成像
        2.2.5 透射电镜中的成分分析手段
    2.3 原位透射电子显微学
    2.4 原位电学技术在储能器件中的应用
第三章 NiCo_2O_4钠离子电池储钠机制及相演变的原位TEM研究
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 钴酸镍纳米棒的制备及金属电极的制备
        3.2.2 形貌与结构表征
        3.2.3 原位电化学实验
        3.2.4 电化学性能测试
    3.3 实验结果和讨论
        3.3.1 NiCo_2O_4 纳米棒的形貌与结构表征
        3.3.2 NiCo_2O_4 纳米棒电化学嵌钠行为的原位TEM研究
        3.3.3 NiCo_2O_4 纳米棒电化学脱钠行为的原位TEM研究
        3.3.4 NiCo_2O_4 纳米棒的循环稳定的原位TEM研究
        3.3.5 NiCo_2O_4 纳米棒的电化学性能测试及分析
    3.4 本章小结
第四章 铋烯钠离子电池储钠机制及相演变的原位TEM研究
    4.1 前言
    4.2 实验方法
        4.2.1 液相超声剥离制备超薄铋烯纳米片
        4.2.2 形貌与结构表征
        4.2.3 原位电化学实验
        4.2.4 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 块体铋粉末的形貌与结构表征
        4.3.2 超薄二维铋烯纳米片的形貌与结构表征
        4.3.3 铋烯钠离子电池电极微结构演变的原位TEM研究
        4.3.4 铋烯钠离子电池电极去钠化行为的原位TEM研究
        4.3.5 铋烯钠离子电池电极循环稳定性的原位 TEM 研究
    4.4 本章小结
第五章 黑磷烯界面钠离子传输和相演变的原位TEM研究
    5.1 引言
    5.2 实验过程
        5.2.1 液相剪切剥离制备超薄黑磷烯纳米片
        5.2.2 形貌与结构表征
        5.2.3 原位电化学实验
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 黑磷晶体的结构表征
        5.3.2 黑磷烯纳米片的形貌与结构表征
        5.3.3 黑磷烯钠离子电池电极微结构演化的原位TEM研究
        5.3.4 黑磷烯接触界面钠离子传输和电化学反应的原位TEM研究
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 展望
参考文献
作者简介
在学期间发表论文
致谢

(2)热场作用下纳米颗粒结构演变的原位透射电子显微学研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米颗粒的概述
    1.2 从微观尺度研究纳米颗粒结构演变的必要性
    1.3 热场作用下纳米颗粒结构演变的研究现状
    1.4 本论文研究的主要内容和意义
第二章 原位透射电子显微学
    2.1 引言
    2.2 透射电子显微术
    2.3 原位透射电子显微术
        2.3.1 电子束辐照的原位研究
        2.3.2 热场作用下的原位研究
        2.3.3 其他条件作用下的原位研究
第三章 热场作用下CdSe/CdS半导体纳米颗粒结构演变的原位研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 CdSe/CdS纳米颗粒的制备与表征
        3.2.2 CdSe/CdS纳米颗粒的原位热学实验
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 热场作用下CdSe/CdS纳米颗粒的升华现象
        3.3.2 热场作用下部分升华CdSe/CdS纳米颗粒的原位辐照及结构演变
        3.3.3 部分升华CdSe/CdS纳米颗粒的限域生长机制
        3.3.4 原位辐照限域生长形成空心结构的必要条件
    3.4 结论
第四章 热场作用下铜银合金纳米颗粒结构演变的原位研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 不同尺寸铜银合金纳米颗粒的制备与表征
        4.2.2 铜银合金纳米颗粒的原位热学实验
    4.3 结果分析与讨论
        4.3.1 热场作用下尺寸效应对铜银合金纳米颗粒相分离的影响
        4.3.2 原子尺度下分析尺寸对铜银合金异质结界面的影响
        4.3.3 不同尺寸异质界面结构演变的原子运动机制
        4.3.4 铜银异质结构的稳定性
    4.4 本章小结
第五章 热场作用下铜镍合金纳米颗粒结构演变非原位研究初探
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 铜镍合金纳米颗粒的制备与表征
        5.2.2 铜镍合金纳米颗粒的原位及非原位热学实验
    5.3 结果分析与讨论
        5.3.1 热场作用下铜镍合金纳米颗粒结构演变的非原位研究
        5.3.2 热场作用下铜镍合金纳米颗粒结构演变的原位研究
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文
致谢

(3)纳米材料的表界面结构调控及其动态过程的原位研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米材料表界面概述
    1.2 研究纳米材料表界面结构调控及其动态过程的必要性
    1.3 透射电镜原位调控材料表界面结构的研究现状
        1.3.1 电子束辐照调控表界面结构的原位研究
        1.3.2 力场调控表界面结构的原位研究
        1.3.3 热场调控表界面结构的原位研究
        1.3.4 电场调控表界面结构的原位研究
        1.3.5 气氛环境下调控表界面结构的原位研究
        1.3.6 液体环境下调控表界面结构的原位研究
    1.4 本论文的研究内容和意义
第二章 透射电子显微学
    2.1 引言
    2.2 透射电子显微镜基本构造与成像原理
    2.3 像差与球差校正原理
    2.4 高分辨像成像及元素成分分析原理
    2.5 原位透射电子显微学
第三章 电场作用下硫化物异质界面结构的原位调控
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 CdS纳米线以及金属电极的制备
        3.2.2 透射电镜中Cu(Au,Ag,Li.)/CdS/W实验装置的原位构建
    3.3 实验结果和讨论
        3.3.1 CdS/Cu_2S核壳结构纳米线的原位生成
        3.3.2 施加偏压的时间和大小对CdS/Cu_2S异质结构的影响
        3.3.3 电驱动阳离子交换的物理机制
        3.3.4 电驱动阳离子交换法的普适性
    3.4 本章小结
第四章 电场作用下Cu_2S/W界面结构的原位调控
    4.1 引言
    4.2 实验过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Cu_2S纳米线的赝电弹性形变
        4.3.2 Cu_2S纳米线在赝电弹性形变过程中的微观结构演化
        4.3.3 赝电弹性的电化学动力机制
        4.3.4 赝电弹性在纳米机械系统中的应用
    4.4 本章小结
第五章 电子束辐照下过氧化银纳米颗粒表面结构的调控
    5.1 引言
    5.2 实验过程
        5.2.1 AgVO_3 纳米棒的合成
        5.2.2 Ag_2O_2 纳米颗粒的原位制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 无Ag表面吸附体Ag_2O_2 纳米晶的平衡形状演变
        5.3.2 有Ag表面吸附体的Ag_2O_2 纳米晶的非平衡形状演变
        5.3.3 Ag表面吸附体对Ag_2O_2 形状演化的调节性
        5.3.4 Ag_2O_2 纳米晶的左右两侧不等速刻蚀
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及奖励
致谢

(4)ZnO和SnO2纳米结构的制备表征及应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 纳米技术概述
    1.3 纳米材料的特性
        1.3.1 表面效应
        1.3.2 小尺寸效应
        1.3.3 量子尺寸效应
        1.3.4 宏观量子隧道效应
        1.3.5 库仑堵塞效应与量子隧穿
    1.4 纳米材料的应用
        1.4.1 纳米材料在光电领域的应用
        1.4.2 纳米材料在磁学领域的应用
        1.4.3 纳米材料在生物医学领域的应用
        1.4.4 纳米材料在传感器领域的应用
        1.4.5 纳米材料在化工领域的应用
        1.4.6 纳米材料在微电子领域的应用
        1.4.7 纳米材料在军事领域的应用
    1.5 本文的研究动机和主要内容
第2章 测试仪器和原理
    2.1 扫描电子显微镜(SEM)
    2.2 透射电子显微镜(TEM)
    2.3 X射线衍射(XRD)仪
    2.4 激光拉曼(Raman)光谱仪
第3章 ZnO纳米棒阵列的制备表征与应用
    3.1 前言
        3.1.1 ZnO纳米材料
        3.1.2 ZnO纳米材料的制备方法
    3.2 ZnO纳米棒阵列的制备
        3.2.1 实验材料及制备条件
        3.2.2 水热法制备ZnO纳米棒阵列的生长机理
        3.2.3 ZnO纳米棒阵列的表征
        3.2.4 不同浓度配比对ZnO纳米棒阵列形貌的影响
        3.2.5 特殊形貌的ZnO纳米结构
    3.3 ZnO纳米花的制备及表征
        3.3.1 实验材料及制备条件
        3.3.2 ZnO纳米花的表征
        3.3.3 实验条件对ZnO纳米花形貌的影响
    3.4 本章小结
第4章 SnO_2纳米空心球的制备表征与应用
    4.1 前言
        4.1.1 SnO_2纳米材料
        4.1.2 SnO_2纳米材料的制备方法
    4.2 SnO_2纳米空心球的制备
        4.2.1 实验材料及制备条件
        4.2.2 SnO_2纳米空心球的生长机理
    4.3 SnO_2纳米空心球的微结构表征
    4.4 SnO_2纳米材料气敏性能研究
    4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)
致谢

四、一种新的显微学原理(论文参考文献)

  • [1]钠离子电池电极微结构演化的原位动态表征与嵌/脱钠机制研究[D]. 朱重阳. 东南大学, 2019(05)
  • [2]热场作用下纳米颗粒结构演变的原位透射电子显微学研究[D]. 唐路平. 东南大学, 2019(05)
  • [3]纳米材料的表界面结构调控及其动态过程的原位研究[D]. 张秋波. 东南大学, 2019(03)
  • [4]ZnO和SnO2纳米结构的制备表征及应用研究[D]. 谭玉. 湖南大学, 2010(04)
  • [5]一种新的显微学原理[J]. D.伽博,俞大鹏. 北京大学学报(自然科学版), 2002(S1)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

显微镜的新原理
下载Doc文档

猜你喜欢