《先進材料》－王中林江鵬解思深蔡偉－異質結環研究

中科院國家納米科學中心海外主任王中林、江鵬副研究員等與中心學術委員會副主任、中科院物理所解思深院士以及哈爾濱工業大學蔡偉教授合作，在國家自然科學基金、國家973重大基礎研究計劃以及國家納米科學中心創新基金的支持下，以硫化鋅為蒸發源，通過真空熱蒸發技術，首次成功地制備出雙組份氧化鋅納米帶/硫化鋅納米帶/氧化鋅納米齒異質結齒輪結構。通過場發射掃描電子顯微鏡和高分辨透射電子顯微鏡對這種結構的表征，研究者們發現這種異質結環狀結構形成的主要原因在于氧化鋅和硫化鋅晶體的晶格失配所產生的張力，即由于硫化鋅的晶格大于氧化鋅的，因此在氧化鋅和硫化鋅晶體界面，氧化鋅將產生拉伸張力，而硫化鋅則產生收縮張力，從而導致整個氧化鋅納米帶/硫化鋅納米帶/氧化鋅納米齒帶狀異質結構向有齒的一邊彎曲，形成奇特的帶狀異質結齒輪結構。這種異質結納米齒輪結構在構造新型納米光、電器件方面將有著潛在的應用價值。
 
該成果被發表在近期的材料領域一級雜志《先進材料》（Advanced Materials Vol.19, 2319-2323 (2007) ）上。該雜志審稿專家認為，這項研究工作提供了一種新的納米氧化鋅/硫化鋅異質結環形成的直接實驗證據，這是一個新的發現。
 
具有纖鋅礦結構的材料例如氧化鋅、硫化鋅、氮化鎵等都擁有一個共同的特征，那就是陰、陽離子極性面的存在。這種極性面的存在決定了各種奇特的納米結構的發生。例如，極性電荷誘導的最小能量決定的氧化鋅納米環、納米彈簧和納米螺旋的出現以及陽離子面自發極化生長誘導的單邊氧化鋅納米梳結構的形成。迄今為止，這些特殊的納米結構僅在單一組份的材料中被觀察到。