本文采用反应磁控溅射法制备p型二元铜氧化物半导体薄膜，通过氧气流量调节实现Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的可控生长。所制备薄膜的形貌与结构分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱进行表征。经紫外可见分光光度计测量可知，Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的带隙分别为2.89 eV、1.55 eV和2.74 eV。为进一步研究Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的表面物理性质，基于Kelvin探针力显微镜(KPFM)技术直接测量了薄膜样品与探针尖端间的接触电位差(VCPD)，结果表明Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的表面功函数都随着温度的升高而呈现逐渐减小的趋势。

纳米线的空间定位与接头连接对制备和组装高性能的纳米功能单元至关重要,开发新材料体系的高性能互连结构一直是研究重点之一。使用单脉冲能量密度为22.3 mJ/cm ²的聚焦飞秒激光成功实现p型氧化铜(CuO)纳米线之间的互连,聚焦激光能量场会由CuO纳米线的几何效应在接头处产生局域场增强效应,在纳米线接头的界面处发生原子扩散,促使CuO互连结构在施加偏压为10 V的情况下所获得的电流响应强度较连接前提升3个数量级以上,达到与母材相同的水平,基于该结构的光电探测器在功率为25.3 mW卤素灯照射的条件下获得与母材性能一致的电流增幅比值。所得结果为制备基于纳米连接的小型化、高性能和多功能化的纳米线网络单元奠定基础。

以金属有机框架化合物(MOF)苯丙氨酸铜(Cu(L-Phe)2)为前体,采用一步煅烧法制备了氧化铜CuO,并对样品的微观形貌、微观结构及电化学储锂性能进行研究。结果表明,苯丙氨酸铜衍生物为直径300 nm单斜晶系的氧化铜纳米颗粒; 在100 mAh/g电流密度充/放电循环200圈后,CuO纳米颗粒负极的可逆放电比容量高达505.3 mAh/g,同时表现出良好的循环稳定性和倍率性能。

通过水浴合成方法简易快速地在铜片基底上合成氧化铜纳米片阵列,10 min反应时间下合成的氧化铜纳米片阵列具有最高的初始放电比容量(629.1 mA·h·g -1)以及良好的循环特性(100次循环后仍保留初始容量的79.6%)。该阵列结构有效地解决了传统块体氧化铜材料作为锂离子电池负极材料在充电中体积膨胀的问题,同时缩短了锂离子在氧化铜晶格内的扩散距离,提高了氧化铜材料的比容量和氧化铜作为负极材料的性能。

用波长为1.06 μm的Nd∶YAG激光器对高反射率、高导热的紫铜进行激光焊接,通过激光对紫铜表面进行预处理并合理地设置脉冲激光的脉冲波形, 脉冲电流、频率、焊接速度等工艺参数成功地对紫铜进行了脉冲激光焊接。 结果表明,首先用LWY400型激光焊接设备对两块厚度为1 mm的紫铜进行激光预处理, 产生黑色的CuO黑色薄膜以提高铜对激光的吸收率, 然后将两块厚度为1 mm的紫铜进行对接激光焊,选用快速上升、缓慢下降的脉冲波形,在负离焦1 mm的情况下,可以完全焊透1 mm的紫铜。进一步能谱(EDS)分析表明, 紫铜通过激光预处理后的表面生成了CuO黑色薄膜。因此, 用激光对紫铜进行预处理后, 可以实现紫铜的激光焊接。

采用激光刻蚀法在水溶液中制备了氧化铜纳米粒子, 刻蚀完成后将氧化铜胶体沉积在铝片上形成一层氧化铜岛膜。所得纳米粒子的紫外—可见吸收峰在280 nm处, 表明所得为氧化铜。原子力显微镜观察表明所制得的纳米粒子具有椭圆状结构, 长轴约为30~50 nm, 厚度约为8 nm。扫描电镜图片显示氧化铜粒子沉积在铝基底后形成了大小在0.5 μm左右的叶片状的聚集体。以10-5 M 的4-巯基吡啶(4MPY)为探针分子对氧化铜岛膜的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)进行了研究。结果证明, 氧化铜岛膜具有良好的表面增强特性。对4MPY的SERS光谱进行了分析, 推测出4MPY在本实验体系中主要以质子化的形式存在, 通过S原子倾斜地吸附在氧化铜粒子表面。

以CuCl2·2H2O为前躯体，环氧丙烷为凝胶促进剂，制得了铜基氧化物气凝胶。通过场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射、红外谱图及N2吸附等方法,对气凝胶的结构进行了表征。结果表明：室温下合成的铜基氧化物气凝胶呈现3维网络状结构，其骨架由大量微小晶粒组成，颗粒粒径为几nm；随处理温度的升高，体系中的有机相逐渐被灼烧完全，气凝胶也由3维网络状结构转变为致密结构；气凝胶随温度升高不断变化，并最终生成氧化铜气凝胶。N2吸附结果表明气凝胶具有较高的比表面积，为386 m2/g。