納米材料分析

“納米科技”是指在納米尺度（0.1-100nm）上研究物質的特性和相互作用以及利用這些特性開發新產品的科學與技術。《納米材料分析》內容是納米科技的重要方面之——一納米檢測與表徵的方法與技術。書中介紹了在納米尺度上原位研究各種納米結構的電、磁、光、熱、力學等特性；納米空間的化學過程、物理運輸過程；以及納米空間的原子、分子的排列、組裝與其奇異的物性的關係的研究方法。包括了全部的納米材料現代檢測技術，詳述了方法原理與檢測技術，並有具體實例。

第一章緒論1

尺寸效應2

量子尺寸效應2

表界面效應3

納米結構功能材料與器件的分子工程研究4

納米結構分析器件5

金屬納米簇的錨定與DNA檢測生物晶元5

納米結構化學感測器7

參考文獻7

第二章掃描隧道顯微術9

STM基礎知識9

1隧道效應9

STM工作原理12

……

烷基胺和烷基硫醇對小Pt納米原子團簇的表面修飾：

XPS研究有機配體對小Pt納米原子團簇結合能的影響117

用XPS峰形分析測定表面納米結構119

XPS和近邊X射線吸收精細結構對Au和Ag上含硫芳香族

自組裝單層結構的分析123

X射線光電子衍射(X?ray Photoelectron Diffraction,

XPD)對SiC和AlN外延膜多種類型和極化性的研究128

參考文獻131

第六章紫外光電子能譜在納米材料分析中的應用133

第一排過渡金屬和C3原子團簇的振動分辨光電子

能譜：MC-3（M=Sc,V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni）133

UPS等對自組裝有機/無機半導體界面上酞菁鉛

電子結構的分析138

光電發射譜對單壁碳納米管束的分析143

角分解光電子發射分析准一維導體Nb3Te4147

角分解光電子能譜（ARPES）和STM等分析半導體

表面上自組織的量子線151

參考文獻153

第七章飛行時間二次離子質譜術、電子能量損失譜和表面擴展X射線

吸收精細結構等在納米材料分析中的應用155

飛行時間二次離子質譜術對自組裝單層的分析155

自組裝膜155

自組裝單層（SAMs）156

自組裝單層對高聚物和蛋白質的陽離子化效應159

電子能量損失譜在納米材料分析中的應用161

單根納米管的電子能量損失譜161

線掃描模式的TEM(Transmission Electron Microscope,

透射電鏡）?EELS研究納米尺度多層164

EELS對激光燒蝕合成Y?Ba?Cu?O納米桿的分析167

EELS分析共軸納米電纜：用氮化硼和碳包復氧化硅和

碳化硅169

EELS等技術對納米粒子和具明確分層BN和

C納米管合成的分析172

模板合成BN：C納米盒的分析176

表面擴展X射線吸收精細結構譜等對Cu(100)上自組裝納米

尺度Fe島結構和磁性的分析179

近邊X射線吸收精細結構譜（NEXAFS）等對氧化硅納米

原子團的形態、光致發光和電子結構的分析183

XPS等對Si納米線中表面結構、光致發光和激發的比較

研究186

參考文獻189

第八章俄歇電子能譜在納米材料分析中的應用190

引言190

俄歇電子能譜原理191

俄歇電子產生過程191

俄歇躍遷過程定義及標記192

俄歇電子動能192

俄歇電子強度193

電離截面193

俄歇躍遷幾率與X射線熒光幾率194

平均自由程與平均逃逸深度195

俄歇電子能譜儀的結構196

AES譜儀的基本結構196

電子束源196

俄歇電子能譜的實驗技術196

樣品製備技術196

含有揮發性物質和表面污染的樣品197

帶有微弱磁性的樣品197

離子束濺射技術197

樣品荷電問題198

俄歇電子能譜採樣深度198

俄歇電子能譜圖的分析技術199

俄歇電子能譜的定性分析199

表面元素的半定量分析201

表面元素的化學價態分析202

元素深度分佈分析202

微區分析204

選點分析204

線掃描分析206

元素麵分佈分析207

俄歇電子能譜在納米材料研究上的應用208

納米薄膜表面清潔程度的測定209

表面吸附和化學反應的研究209

納米薄膜厚度測定211

納米薄膜的界面擴散反應研究211

固體表面離子注入分佈及化學狀態的研究214

納米薄膜製備的研究217

納米薄膜化學反應研究219

納米薄膜表面擴散研究222

薄膜催化劑的研究222

10MoO3的表面單層擴散研究225

1金屬負載納米薄膜光催化劑的研究226

12納米尺度多層膜的俄歇電子能譜分析230

納米尺度的多層膜分析230

元素的俄歇電子像和二次電子像234

參考文獻234

第九章X射線結構分析技術236

X射線衍射分析基礎236

X衍射分析歷史236

射線的產生236

射線譜237

X射線衍射的基本理論237

衍射的概念237

X射線衍射方向238

X射線的衍射強度239

X射線衍射裝置和實驗239

X射線衍射的方法239

樣品製備240

X射線衍射分析240

XRD物相定性分析241

物相定量分析241

晶粒大小的測定原理243

小角X射線衍射245

應力的測定246

薄膜厚度和界面結構測定247

物質狀態的鑒別248

納米材料研究中的XRD分析248

納米材料合成中的物相結構分析248

納米材料晶粒度的分析253

納米介孔結構的測定254

納米薄膜分析257

1TiO2薄膜的晶相結構和薄膜結構257

煅燒過程對TiO2薄膜光催化劑晶型結構的影響259

納米催化劑中毒研究260

XRD物相定量分析研究納米催化劑的單層分散261

參考文獻262

第十章納米材料的顆粒度分析263

基礎知識263

粒度分析方法263

電鏡觀察法264

激光粒度分析法264

激光粒度分析原理264

激光粒度分析儀裝置265

沉降法粒度分析266

電超聲粒度分析法267

粒度分析的樣品製備268

粒度分析在納米材料中的應用269

電鏡觀察法研究高分子納米球269

TiO2納米光催化劑顆粒分佈研究269

石墨顆粒的粒度分析272

炭黑粒度分析272

多酸澱粉複合物的納米顆粒274

光子相關光譜技術分析納米顆粒274

參考文獻276

第十一章電子顯微分析技術277

透射電鏡（TEM）基礎知識278

透射電鏡構造278

電子光學部分278

真空部分280

電子學部分和其他280

樣品台280

透射電鏡的合軸調整280

透射電鏡成像原理281

電子衍射282

衍射襯度像284

高分辨電子顯微術（HREM）285

會聚束衍射(CBED)287

微衍射(NED)287

X射線能譜儀（EDS）288

能譜儀原理289

EDS性能289

射線譜儀的分析方法290

電子能量損失譜(EELS)292

透射電鏡樣品製備292

掃描電鏡（SEM）基礎知識295

掃描電鏡的基本結構295

掃描電鏡像形成襯度原理295

二次電子像形成襯度原理296

背散射電子像形成襯度原理297

掃描電鏡性能特點及其分

世界上最小的納米天平310

碳納米管電導的測量311

碳納米管的場發射和逸出功的測量312

納孔結構分析313

參考文獻316

第十二章振動光譜技術318

振動光譜的基本原理318

分子的振動光譜318

紅外光譜319

拉曼光譜322

紅外光譜與拉曼光譜比較324

納米材料的紅外吸收和拉曼散射行為327

納米材料的特性327

納米材料的紅外吸收328

納米材料的拉曼散射331

幾種典型的振動光譜實驗技術336

反射吸收紅外光譜技術336

掠角反射吸收紅外光譜技術337

衰減全反射紅外光譜技術344

表面增強紅外光譜技術345

表面增強拉曼光譜技術349