這是本科生畢設(shè)答辯ppt，包括了銅微納結(jié)構(gòu)紫外光化學(xué)沉積，實驗儀器及原理的解釋，硅基體上晶體銅的制備，硅基體上微納米銀的制備，硅基體上微納米銀銅合金的制備，薄膜分形維數(shù)的測定，鈦基體上三種形貌微納米銀的制備等內(nèi)容，歡迎點擊下載。

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銀銅微納結(jié)構(gòu)的紫外光化學(xué)沉積a2z紅軟基地
答 辯 人：劉平軍a2z紅軟基地
專    業(yè)：材料科學(xué)與工程a2z紅軟基地
指導(dǎo)老師：陳福義（教授）a2z紅軟基地
本論文的主要內(nèi)容a2z紅軟基地
銀銅微納結(jié)構(gòu)紫外光化學(xué)沉積a2z紅軟基地
實驗儀器及原理的解釋a2z紅軟基地
硅基體上晶體銅的制備a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀銅合金的制備a2z紅軟基地
薄膜分形維數(shù)的測定a2z紅軟基地
鈦基體上三種形貌微納米銀的制備a2z紅軟基地
銀銅微納結(jié)構(gòu)的紫外光化學(xué)沉積a2z紅軟基地
背景：合成尺寸、形貌、組成可控的微納米粒子，不僅為開發(fā)微納米材料的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，而且可為新材料的發(fā)展開辟一個嶄新的研究領(lǐng)域，并為微納米材料的形成機理、生長動力學(xué)、功能分子的設(shè)計、制各和組裝、微納米材料的穩(wěn)定性、微納米功能材料的復(fù)合以及所涉及的表面、界面及功能協(xié)同等方面的深入研究提供實驗依據(jù)。a2z紅軟基地
目的：本論文的主要研究目的為設(shè)計出實驗條件溫和、易于重復(fù)、簡便易行、綠色環(huán)保的合成路線在半導(dǎo)體硅、二氧化鈦上制備形貌、尺寸、組成可控的銀、銅及銀銅微納米粒子及薄膜；通過本論文的研究工作對今后的進(jìn)一步探索微納米粒子及薄膜的制備及應(yīng)用研究提供可以借鑒的方法。本文力求通過實驗條件的變化對其形成機理進(jìn)行探討，從而揭示不同尺寸、不同形貌、不同組成的微納米材料的生長規(guī)律。a2z紅軟基地
銀銅微納結(jié)構(gòu)的紫外光化學(xué)沉積a2z紅軟基地
定義：紫外光化學(xué)沉積是指在光照的條件下，金屬離子或金屬絡(luò)合物在基板上得電子被還原，從而沉積在基板上的一個過程。連續(xù)沉積將在基板上得到一層金屬薄膜。a2z紅軟基地
優(yōu)點：傳統(tǒng)方法相比，該方法具有反應(yīng)條件溫和、操作簡單、易于控制、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點，而且產(chǎn)品具有較高的純度、窄的粒徑分布和均一的形態(tài)，不僅能夠用于微納米材料的制備，還可以對微納米材料的尺寸、形貌及組成進(jìn)行控制，因而在納米材料合成領(lǐng)域里顯示了良好的發(fā)展態(tài)勢。a2z紅軟基地
創(chuàng)新點：對HF作用機制的發(fā)現(xiàn)及探索、提出的形核長大競爭機制及曲率效應(yīng)、得到了沉積均勻銀薄膜的較好反應(yīng)條件、在銀銅合金的沉積過程中發(fā)現(xiàn)了置換機制、臨界值的提出、“核桃仁”生長機制的提出、發(fā)現(xiàn)了銅銀比例特別高的“霧狀”薄膜、用分形方法對“核桃仁”狀薄膜的分形維數(shù)進(jìn)行了測定并和DLA模型進(jìn)行了對比、以鈦為基體成功的制備出了二氧化鈦薄膜并在二氧化鈦薄膜上制備出了三種不同形貌的微納米銀。       a2z紅軟基地
實驗儀器介紹a2z紅軟基地
硅、二氧化鈦的禁帶寬度分別為1.12eV和3.2eV，365nm紫外光子能量為3.4eVa2z紅軟基地
硅基體上銅晶體的制備a2z紅軟基地
硅基體上銅晶體的制備a2z紅軟基地
硅基體上銅晶體的制備a2z紅軟基地
硅基體上銅晶體的制備a2z紅軟基地
硅基體上銅晶體的制備a2z紅軟基地
綜合上圖的各種現(xiàn)象，我們提出了形核長大的競爭機制，即形核長大在時間上始終都在基板上存在，一方面粒子趨向于沉積到已形成的金屬上，另一方面粒子趨于在空位基板上形核長大，而趨于沉積到金屬上的驅(qū)動力更大。a2z紅軟基地
曲率效應(yīng)：曲率對形核長大過程的影響極大，曲率大，電荷聚集密度高，靜電吸引作用很強，還原過程也快，長大速率就很快；曲率小，電荷聚集密度低，靜電吸引作用弱，還原過程慢，長大速率也就慢， a2z紅軟基地
形核長大的競爭機制，存在著雙重競爭。在粒子是沉積在金屬上還是基板上存在競爭，沉積在金屬上的競爭力大；而一旦粒子沉積在基板上，與此同時，小顆粒與大顆粒的長大出現(xiàn)競爭，小顆粒大的曲率競爭力大。a2z紅軟基地
競爭機制的原因：n型半導(dǎo)體的功函數(shù)小于金屬的功函數(shù)，當(dāng)n型半導(dǎo)體與金屬接觸時，n型半導(dǎo)體中的電子將向金屬一邊轉(zhuǎn)移；金屬原子之間的鍵能比金屬和半導(dǎo)體之間的鍵能大；形成的金屬曲率大，曲率效應(yīng)。a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
為什么銀的形核率比銅大得多，但銀的沉積卻又不像銅那樣形成有規(guī)則形貌的晶體？a2z紅軟基地
我們從鍵能和表面能入手：a2z紅軟基地
鍵能我們可以通過升華熱來近似計算。我們假設(shè)固體升華時形成單個原子，即原子的每個鍵都斷開，1.0 mol固體物質(zhì)升華將有6.02×1023個原子將所有鍵斷開。我們查到銀的升華熱QAg為286kJ/mol，銀為面心立方結(jié)構(gòu)，每個原子有12個鍵，每個鍵分屬兩個原子，所以1.0 mol的銀有6×6.02×1023個鍵，于是每個鍵的能量為UAg=QAg/6×6.02×1023=7.92 ×10-20 J=0.495eV。同時銅的升華熱QCu為339kJ/mol，銅也為面心立方結(jié)構(gòu)，算出銅的鍵能為UCu=QCu/6×6.02× 1023=9.385×10-20 J=0.587eV。從上可知，銅的鍵能將近比銀的鍵能大0.1eV，對于單個鍵來說，這是非常大的。      a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
2.晶面的表面能：對面心立方來說，設(shè)晶格常數(shù)為a，從（100）面斷開，每個原子要斷開4個鍵，每個鍵分屬兩個原子，所以對（100）面來說每個原子斷鍵提供的能量為4×1/2=2個鍵能的能量，每個原子在（100）面占據(jù)的面積為a2/2，每個原子提供的鍵能和其占據(jù)的面積之比即為表面能，所以（100）的表面能U(100)=4U/a2（式中U為鍵能）。同理，從（110）面斷開每個原子將斷開5個鍵，提供的鍵能為5/2個鍵的能量，每個原子在（110）面占據(jù)的面積為√2a2/2，所以（110）面的表面能U(110)=5√ 2U/2a2；從（111）面斷開每個原子將斷開3個鍵，提供的鍵能為3/2個鍵的能量，每個原子在(111)面占據(jù)的面積為√ 3a2/4，所以(111)面的表面能U(111)=2√ 3U/a2。我們又查的Cu的晶格常數(shù)a=0.3615nm，Ag的晶格常數(shù)a=0.409nm，我們即可算出Cu和Ag各個晶面的表面能，a2z紅軟基地
     列表如下:  a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
硅基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備a2z紅軟基地
置換機制：Cu + 2Ag+→Cu2+ + 2Ag a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（改變配比）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（改變配比）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（改變配比）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（改變配比）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（改變配比）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（改變配比）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（加入PVP）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（利用擴(kuò)散機制）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（增大比例）a2z紅軟基地
硅基體上銀銅合金的制備（增大比例）a2z紅軟基地
薄膜的分形維數(shù)的測定a2z紅軟基地
薄膜的分形維數(shù)的測定a2z紅軟基地
Ti基體上微納米銀的制備a2z紅軟基地
二氧化鈦薄膜的制備：將切割成1cm×1cm的小鈦片在超聲波清洗器中用等離子水清洗15分鐘，之后在超聲波清洗器中用丙酮清洗15分鐘，再用大量的去離子水沖洗試樣，然后將試樣浸入拋光液中拋光1-2分鐘，拋光液的組成為：5%的氫氟酸+30%的硝酸+55%的去離子水。最后用大量的去離子水沖洗試樣，在空氣流中干燥。將拋光后的鈦片放入管式電阻爐中300度左右氧化10分鐘，即可在表面得到一層氧化膜。a2z紅軟基地
微納米銀的制備：將制有二氧化鈦薄膜的試樣在超聲波清洗器中用等離子水清洗15分鐘，之后在超聲波清洗器中用丙酮清洗15分鐘，再用大量的去離子水沖洗試樣，在熱的空氣流中干燥試樣。將配好的一定濃度的AgNO3溶液導(dǎo)入到反應(yīng)器皿中，將制有二氧化鈦薄膜的鈦片浸入溶液中，開啟光固機，照射頭光斑對準(zhǔn)試樣中央，于是在鈦基體上開始了微納米銀的生長，反應(yīng)時間結(jié)束，將鈦片取出，用濾紙吸干表面殘留的液體，放入干燥箱中干燥30分鐘，之后將試樣編號，存放入干燥的器皿中。a2z紅軟基地
Ti基體上三種形貌的微納米銀a2z紅軟基地
Ti基體上三種形貌的微納米銀a2z紅軟基地
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