| 成果名称: | 纳米结构气致热致特性变化、机理及器件结构研究 |
| 完成单位: | 中山大学 |
| 主要人员: | 邓少芝、许宁生、陈焕君、陈建、刘飞、佘峻聪、陈军、罗坚义、朱联烽、卢东昱、池凌飞、赵福利 |
| 介绍: | 本项目研究纳米结构新物理效应及其功能材料与器件技术，属于纳米科学与技术范畴。纳米科技是21世纪国际最重要的前沿科技领域之一，其科技成果输出信息、能源、环境、生物医药、航空航天、国家安全等领域，对人类文明与进步、社会和经济发展都起着重要作用。 本项目在国家自然科学基金支持下，围绕纳米结构的热致气致电致效应及其光电信息功能材料与器件应用的基础问题开展研究，在过渡金属及其氧化物纳米结构的气致电致特性变化效应、机制及其器件结构上取得系统成果。项目成果由从2003年1月1日 至 2015年05月31日期间发表的20篇SCI论文和授权的5项发明专利组成，主要创新点如下： 1、发现了氧化钨纳米线薄膜气致电致光、热、电特性变化效应和物理新现象，系统研究了这些新纳米效应的物理机制并提出理论解释模型。包括：第一，率先发现WO3纳米线薄膜的毫秒级超快速气致变色现象，并从实验上证明了纳米线的气致变色起源于氢原子的注入；发展了WO3纳米线薄膜气致变色物理模型，提出了气致变色过程中结构水和氧空位共同存在WO3纳米线之中，由此产生的缺陷带对光学过程特性有直接影响；第二，率先发现在WO3纳米线薄膜的快速变色过程中的自加热效应，提出了着色-褪色的过程实际上是一个催化燃烧的放热过程；第三，较早发现了WO3纳米线薄膜的快速电致变色响应特性，提出了阳离子极化子光吸收模型来解释了纳米线电致变色的物理起因，发展了显微拉曼光谱方法来研究了氧化钨纳米线变色过程中的结构相变过程。第四，发现了氧化钨纳米线网络结构具有优秀的气敏选择性和极高的探测灵敏度，实验获得了NO2气体可探测浓度低至50 ppb。 2、发展了过渡金属及其氧化物纳米结构可控制备方法，实现了系列氧化钨纳米结构及其高性能光敏、变色器件结构。包括：第一，发展高温物理热蒸发沉积方法，实现氧化钨纳米线网络结构、纳米带、纳米棒、纳米锥等的可控制备，实现氧化钨纳米结构的元素组态、单质性、晶态等的可控制备；第二，发展低温热氧化方法，实现玻璃衬底大面积氧化钨纳米线薄膜及其阵列制备，实现具有快速变色响应高对比度显示的WO3纳米线电致变色薄膜，实现具有毫秒数量级变色响应速度的WO3纳米线薄膜气致变色过程；第三，提出了Pt/WxOy纳米线气敏器件结构，实现Pt/WxOy纳米线薄膜氢气传感原型器件。 本项目成果形成了社会效益，具体包括两方面：第一，项目通过发表论文对推动领域的发展起了积极作用。20篇论文被同行正面他引631篇次，单篇最高正面他引213篇次。其中，10篇代表性论文被同行正面他引314篇次，引文来自60余种SCI期刊上发表的论文，引用作者来自26个国家和地区的150多个机构，涵盖应用物理、材料物理、工程技术、化学等领域。第二，项目培养了一批优秀人才。项目实施期间，完成人中2人获国家杰出青年基金、1人获国家优秀青年基金、2人成为国家973计划或纳米重大科学研究计划项目首席科学家、2人获全国优秀博士学位论文奖。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2017】0199 |
| 登记日期: | 2017-05-27 |
| 研究起止时间: | 2003.01 至2015.05 |
| 所属行业: | 制造业 |
| 所属高新技术类别: | 现代农业 |
| 评价单位名称: | 中山大学学术委员会 |
| 评价日期: | 2017.05.20 |
