可控等离子体辅助纳米制造的理论和实验基础研究

实现可控纳米制造是纳米制造领域面临的重要问题。等离子体辅助纳米制造是实现可控纳米制造的重要选项。本项目拟以碳基纳米尖、半导体量子点为对象，从理论模拟和实验探索两方面研究等离子体环境中纳米构造基元的形成和输运、纳米结构单元的自组织生长、纳米结构材料的制备。探讨等离子体密度、电子温度等等离子体参量和衬底温度、衬底偏压等衬底条件，对纳米结构单元的形貌、尺寸、化学结构、组织结构和在纳米图案中分布密度、分布均匀性的影响。在建立物理模型和数值计算模型、开发程序模块、改进现有模拟软件的基础上，运用多尺度混合模拟方法，将等离子体环境中原子、离子、分子、团簇等纳米构造基元的形成、输运和纳米结构单元的自组织生长关联起来进行研究；并开展若干碳基纳米尖材料和半导体量子点材料的制备尝试。通过理论模拟和实验演示，探索用等离子体控制纳米制造的机理和实现可控纳米制造的可能性，为等离子体辅助纳米制造提供理论参考和实验基础。

实现可控纳米制造时纳米制造领域面临的重要问题。等离子体辅助纳米制造时实现可控纳米制造的重要选项。本项目围绕可控等离子体辅助纳米制造，分别就低气压等离子体和常压等离子体辅助纳米制备开展理论和实验研究。针对低气压等离子体辅助纳米制造，项目研究了低气压等离子体特性，并开发了基于速率平衡方程的模拟软件，研究了衬底、衬底温度、沉积速率、表面电荷等对SiO2、Si、C以及SiC纳米点在Si、石墨烯表面的自组织生长的影响。针对常压等离子体辅助纳米制造，项目研究常压微等离子体特性，利用常压微等离子体辅助液相合成纳米粒子技术制备Au、Ag金属纳米粒子、Au-Ag合金纳米粒子和C量子点研究，研究常压微等离子体辅助液相合成纳米粒子的机理，探索控制纳米粒子尺度、尺度均匀性的方法。项目研究成果为等离子体辅助纳米制造提供理论和实验基础。