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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 Milchev 2

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.Leiva 25

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 Kautek 51

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 Borissov 66

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 Josell 82

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 Hugelmann 100

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 Ono 119

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.Tao 143

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.Penner 166

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 Homma 178

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 Maroun 186

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 Bakonyi 208

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