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第一部分 基本原理1

1 电化学对纳米技术的影响&Georgi Staikov，Alexander Milchev2

1.1 引言2

1.2 宏观相与微观相的热力学性质3

1.2.1 热力学平衡态3

1.2.2 电化学过饱和与欠饱和4

1.2.3 晶核形成的热力学功函6

1.3 电化学结晶过程原子成核动力学8

1.4 纳米簇电极表面和空间分布能态9

1.5 纳米粒子和超薄膜的电化学生长12

1.5.1 三维纳米簇生长12

1.5.2 二维纳米簇生长与欠电位沉积（UPD）单层膜形成14

1.6 电化学结晶过程与纳米构化定位化16

1.7 结论20

致谢20

参考文献20

2 电化学低维金属相形成的计算机模拟&Marcelo M.Mariscal，Ezequiel P.M.Leiva25

2.1 引言25

2.2 分子动力学模拟26

2.2.1 概述26

2.2.2 金属表面纳米化28

2.3 蒙特卡洛法31

2.3.1 原理概述31

2.3.2 非晶格模型33

2.3.3 晶格模型36

2.4 布朗和朗之万动力学模拟45

2.4.1 概述45

2.4.2 在电化学纳米结构化与晶体生长中的应用46

2.5 结论与展望48

致谢49

参考文献49

3 金属的模板法电沉积与STM探针技术制备零维纳米孔洞&Wolfgang Kautek51

3.1 引言51

3.2 Bottom-up模板法51

3.3 Top-down SPM方法55

3.4 低维相热力学57

3.5 STM探针技术制备纳米孔洞的电沉积实验58

3.6 Bi在Au上的欠电位行为58

3.7 零维Bi沉积60

3.8 结论62

致谢62

参考文献63

4 离子液体在金属与半导体纳米尺度电化学结晶过程中的应用&Walter Freyland，Chitradurga L.Aravinda，Ditimar Borissov66

4.1 引言66

4.2 离子液体的电化学和界面化学特性67

4.3 离子液体的变温电化学扫描探针显微技术（SPM）研究68

4.4 金属欠电位沉积：成相及相变69

4.4.1 银在金（111）表面电沉积：水溶液与离子液体电解质70

4.4.2 锌在金（111）表面沉积：亚稳态分解和表面合金化73

4.5 金属、合金以及半导体的过电位沉积76

4.5.1 Co-Al、Ni-Al和Ti-Al合金的沉积76

4.5.2 Al-Sb化合物半导体的纳米级生长78

4.6 结论80

致谢80

参考文献80

5 超共形膜生长&Thomas P.Moffat，Daniel Wheeler，Daniel Josell82

5.1 引言82

5.2 竞争吸附：抑制与加速84

5.3 金属吸附动力学中竞争吸附影响的量化86

5.4 特征填充88

5.5 形变模拟91

5.6 稳定性分析93

5.7 结论与展望95

参考文献95

第二部分 纳米结构的制备与特性99

6 应用STM针尖纳米电极实现金属的原位电化学结晶&Werner Schindler，Philipp Hugelmann100

6.1 纳米尺度的电化学100

6.2 突跳金属沉积101

6.3 扫描电化学显微镜103

6.4 STM探针电化学纳米电极103

6.5 STM探针电化学纳米电极的金属电沉积104

6.6 通过STM探针电化学纳米电极进行金属溶解107

6.7 纳米电极探针形状和表面质量的重要性109

6.8 单一金属纳米结构的微区电沉积111

6.9 总结与展望116

致谢116

参考文献116

7 有序阳极多孔氧化铝层制备及其在纳米技术中的应用&Hidetaka Asoh，Sachiko Ono119

7.1 引言119

7.2 自有序阳极多孔氧化铝120

7.2.1 概述120

7.2.2 阳极多孔氧化铝中孔隙形成的自有序控制因素121

7.2.3 恒压下典型的电流-时间暂态过程122

7.2.4 高形成电压下阳极氧化铝孔隙率的变化122

7.2.5 典型自有序行为124

7.2.6 高电流／高电场强度阳极化过程125

7.2.7 新的自有序条件126

7.3 理想的有序多孔阳极氧化铝127

7.3.1 两步阳极过程127

7.3.2 理想有序多孔阳极氧化铝128

7.3.3 方形单元排列129

7.3.4 方形单元排列细节观察129

7.4 三维周期性的多孔阳极氧化铝131

7.4.1 通道结构调制131

7.4.2 二维／三维复合多孔氧化铝132

7.5 纳米多孔氧化铝在制备纳米结构模板中的应用133

7.5.1 纳米方式：传统平版印刷术与天然平版印刷术133

7.5.2 Al在Si基体上的阳极过程134

7.5.3 应用阳极多孔氧化铝作为模板的Si表面的天然平版印刷术136

7.6 总结与展望137

致谢138

参考文献138

8 金属纳米接触点和纳米带的电化学制备&Fang Chen，N.J.Tao143

8.1 引言143

8.2 电化学制备金属纳米接触点144

8.2.1 STM/AFM辅助方法145

8.2.2 在支撑面电极上沉积146

8.2.3 自终止方法147

8.2.4 电化学蚀刻148

8.2.5 采用纳米孔制备纳米点148

8.2.6 固态电化学反应148

8.2.7 金属纳米点特性149

8.3 电化学制备金属纳米带156

8.3.1 AC线圈检测系统157

8.3.2 DC线圈监测系统158

8.3.3 电化学双电层反馈系统159

8.3.4 高频阻抗反馈系统159

8.3.5 纳米带应用160

8.4 总结161

参考文献162

9 电化学阶边修饰法（ESED）制备纳米线&Reginald M.Penner166

9.1 引言166

9.2 概述167

9.3 直接纳米线电沉积168

9.4 循环电沉积／溶出法制备化合物纳米线171

9.5 纳米线的电化学／化学法合成173

9.6 电化学氧化法细化纳米线173

9.7 总结175

致谢176

参考文献176

10 阵列纳米结构的电化学组装&Takayuki Homma178

10.1 引言178

10.2 沿硅（111）表面阶梯边缘金属纳米点的形成178

10.3 控制微区表面活性无模板电化学沉积制备金属纳米点阵列180

10.4 结论184

参考文献185

11 单晶电极表面二维磁性纳米结构材料的电化学沉积&Philippe Allongue，Fouad Maroun186

11.1 引言186

11.2 超薄磁性膜188

11.2.1 超薄磁性膜的磁矩189

11.2.2 原位磁性表征技术191

11.2.3 原位磁性测量的表述和应用193

11.3 铁系金属膜在Au（111）上的电化学生长和磁学特性194

11.3.1 Au（111）在铁系金属溶液中的电化学行为195

11.3.2 Ni/Au（111）196

11.3.3 Co/Au（111）198

11.3.4 Fe/Au（111）202

11.4 结论204

致谢205

参考文献205

12 纳米尺度磁性／非磁性金属多层结构的电化学制备与性能研究&László Péter，Imre Bakonyi208

12.1 引言208

12.2 电化学沉积209

12.2.1 电解液组成209

12.2.2 贵金属层沉积条件211

12.2.3 非贵金属层的沉积212

12.2.4 多种多层结构沉积模式213

12.2.5 多层结构的成核过程214

12.3 性能215

12.3.1 结构215

12.3.2 磁学性质218

12.3.3 磁电阻219

12.4 总结222

致谢222

参考文献222