图案化无机复合纳米结构的仿生合成及其光电性质研究

本项目利用分子组装技术结合纳米压印制备具有特定结构和功能的图案化有序分子膜模板，来实现无机材料的精确定位成核和可控生长，仿生制备图案化结构的有机/无机复合半导体功能材料。通过精密调控有序分子膜模板的图案化结构和组成，考察界面反应动力学因素来研究具有特殊结构无机复合材料的生长过程和形成机理,揭示生物矿化过程与模板结构的内在联系；为进一步指导仿生合成具有特定复杂结构的先进功能材料提供思路，探索新型图案化半导体微纳结构的大规模制备技术。研究半导体图案化材料的特殊形态结构与其光电性质的关系，为图案化半导体纳米结构在微纳米制造、光电子器件和生物芯片等方面的应用奠定理论基础。

将分子组装等化学合成方法与纳米压印等微纳加工技术结合，构筑了几类具有图案化微纳结构的无机复合半导体薄膜材料，对其特殊结构导致的光电性质进行了研究。首先通过各种廉价压印模板的获取与制备，图案化微纳加工平台的构建，来设计并构筑图案化模板。基于图案化模板的限域效应，采用低温水热或电沉积技术仿生生长无机纳米结构。主要制备了定位控制生长及尺寸和周期可调的ZnO纳米棒阵列等功能材料，采用低温水热法直接制备了TiO2和WO3等单晶纳米粒子单元，对其进行图案化组装。系统研究了TiO2纳米结构的光学及光催化性质以及图案化ZnO和SnO2微纳结构的光学性质及紫外光电响应，发现其表面图案化结构对其紫外光响应等光电性质具有显著的增强效应。这种基于化学组装和微纳加工相结合的图案化技术的建立，以及对形貌结构与光电性质间内在关系的研究，为发展新型高效的半导体敏感器件提供了重要的实验技术和理论数据。