半导体纳米材料研究进展与应用
新型半导体材料研究进展
新型半导体材料研究进展第一章概述半导体是一种电子材料，具有介于导体与绝缘体之间的电导率。
在现代电子技术领域，半导体材料的研究和应用已经极为广泛，对于提高电子设备的性能和减小尺寸具有重要作用。
近年来，新型半导体材料的研究成为了研究热点，并促进了半导体技术的发展。
本文将探讨新型半导体材料在实际应用中的研究进展。
第二章碳基半导体材料碳基半导体材料是近年来半导体研究的新兴领域之一。
其中，全氟芴分子（C10F18）是一种在电子应用中被广泛研究的碳基半导体材料。
由于其分子结构中含有氟基团，可改变分子的电性和空间构型，从而调节C10F18分子的电学性质。
研究表明，C10F18能够在纳米电子器件中作为高效的电子传输层材料，可用于提高电子设备的性能和寿命。
另外，石墨烯是一种由碳构成的新型材料，具有极高的导电性和热导性，因此在纳米电子器件中有着广泛的应用前景。
研究表明，石墨烯材料的特殊结构和性质能够有效地提高电子设备的储能和传输能力。
第三章氮化物半导体材料氮化物半导体材料是一种具有优异性能的半导体材料，由于其在目前的半导体照明领域中具有重要应用，因此备受关注。
其中，氮化铟/镓（InGaN）是一种氮化物半导体材料，具有广泛的应用前景。
利用InGaN材料可以制备出高亮度、高效率的发光二极管（LED），使得LED在照明领域中得到广泛应用。
此外，利用氮化物半导体材料也可以制备出高效的太阳能电池，提高太阳能电池的转换效率。
第四章磁性半导体材料磁性半导体材料是一种同时具备半导体和磁性的特性材料。
这类材料的磁性质可通过施加外磁场调节，使其同时具有电性和磁性控制功能。
研究表明，磁性半导体材料被广泛应用于磁存储、磁重排和自旋电子学器件等领域。
其中，锰铁热化合物（MnFe）是一种新型磁性半导体材料，具有优异的磁电效应和稳定性，是一种新兴的自旋电子学器件材料。
第五章未来展望综合以上，新型半导体材料的研究在半导体技术发展中具有重要意义。
在碳基半导体材料中，石墨烯的研究将为电子设备的实际应用带来新的进展；氮化物半导体材料的研究将进一步促进LED等照明设备的应用；而磁性半导体材料的研究将为新型的自旋电子学器件提供新的材料选择。
半导体技术的研究和应用
半导体技术的研究和应用近年来，半导体技术得到了广泛的应用和研究，成为现代技术发展的重要支柱之一。
半导体是一种带隙介于导体和绝缘体之间的物质，通常是某些元素的单晶体或其他化合物。
这种材料的导电性质非常依赖于材料本身和添加的摻杂剂类型和数量，因此，半导体是制作各种电子设备和元器件的理想材料。
半导体技术的发展是一个漫长的历程。
20世纪初，半导体材料的导电性能一直是科学家们困扰的问题。
直到20世纪40年代，波音公司的研究员肖克利（William Shockley）发明了晶体管，这一问题才得到了突破。
晶体管具有放大和控制电流的能力，成为现代电子设备的核心组件，而这也是半导体技术的奠基人之一。
随着半导体技术的发展，其应用范围也越来越广泛。
在现代通信系统中，半导体器件被广泛应用于信号放大和过滤领域。
半导体激光器是进行光通信和激光切割的关键器件之一。
汽车电子设备的迅速发展使得半导体芯片被用于处理各种数据和传感器信号。
智能手机和平板电脑由于采用了先进的半导体技术，才有了强大的计算和图形处理性能。
半导体技术的研究和应用需要一个庞大的产业链条。
从材料制备到芯片制造和封装，再到器件测试和应用验证，都需要专业人员的参与和多种先进设备的配合。
那么，哪些技术成为了半导体产业发展的瓶颈呢？首先，半导体制造涉及到微纳加工和清洁技术。
微纳加工是指在微米和纳米级别下制造电子器件的技术。
由于半导体材料极其脆弱，工艺的精度高、痕量杂质少等因素，使得微纳加工变得十分困难。
因此，半导体制造涉及到精密加工和多个清洗步骤，以避免制造过程中的污染和缺陷。
其次，半导体材料的摻杂技术和晶圆制备成为了发展的瓶颈之一。
摻杂是指将杂质原子注入到半导体材料中，改变其导电性质。
成功的摻杂工艺可以大大提高芯片性能，但它也会带来杂质、晶格缺陷等问题。
半导体晶圆是用于制作芯片的基础材料，其中细小的缺陷如晶界、气泡等，都会严重影响芯片输出性能。
实现半导体技术的研究和应用，不仅需要先进的技术手段，还需要强大的基础研究支撑。
纳米材料在半导体器件中的应用研究
纳米材料在半导体器件中的应用研究随着科学技术的不断发展，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛，其中在半导体器件中的研究与应用引起了极大的关注。
本文将介绍纳米材料在半导体器件中的应用，并讨论其在电子器件尺寸、性能以及能源效率方面带来的改进。
一、纳米材料对半导体器件尺寸的影响在传统的半导体器件中，材料和结构的尺寸与电子的传输性能密切相关。
随着不断缩小的尺寸，器件中的电流密度增加，使得电子的散射和热耗散问题逐渐突显。
纳米材料的引入可以在一定程度上解决这些问题。
首先，纳米材料具有较大的比表面积和高比能力。
通过采用纳米材料作为导电材料，相同导通面积下可以拥有更多的导电通道，从而降低导通电阻；同时，纳米材料具有更多的活性表面位点，可以提供更多的反应活性位点，增强了器件的吸附能力和催化反应效果。
其次，纳米材料的局域场增强效应可以改善器件的灵敏度和特异性。
由于纳米材料具有相对较大的比表面积，电磁场在纳米材料表面易产生局域增强效应。
这种局域增强效应可以增加光电信号的收集效率，提高光电转换效率。
二、纳米材料对半导体器件性能的影响纳米材料在半导体器件中的应用不仅对尺寸有影响，还对器件的性能有决定性影响。
主要体现在以下几个方面：1. 光电转换效率的提升：纳米材料具有较高的比表面积和良好的光学特性，因此可以显著提高光电转换效率。
例如，通过在半导体器件中引入纳米结构，可以增强光的捕获能力，提高太阳能电池的效率。
2. 分子识别能力的提高：纳米材料的特殊表面性质使其具有更好的选择性吸附性能。
利用纳米材料表面的特殊化学活性位点，可以实现对特定分子的选择性吸附和识别，从而在半导体传感器中提高检测的准确性和灵敏度。
3. 电子迁移率增强：纳米材料的高比表面积和晶界效应对电子迁移率有积极影响。
通过在半导体薄膜中引入纳米颗粒，可以增加电子的传输通道，提高电子迁移率，从而提高电子器件的性能。
三、纳米材料在半导体器件中的能源效率提升能源效率是当今社会关注的焦点，纳米材料在半导体器件中的应用也能够有效提升能源利用效率。
半导体技术的进展及应用展望
半导体技术的进展及应用展望近年来，随着信息技术的高速发展，半导体技术也在迅猛发展。
半导体是一种具有电导性的材料，可以对电流的传递进行控制，因此在电子器件的制造、集成电路、光电子器件等领域中得到了广泛应用。
本文将从半导体技术的进展与应用，展望未来半导体技术的发展方向。
一、半导体技术进展半导体技术从上世纪50年代开始发展至今，经历了数十年的发展，技术水平不断提高。
其中，材料和工艺技术的发展是半导体技术进步的重要推动力。
目前，半导体技术的研究重点主要集中在以下几个方面：1.集成电路技术的高度集成化集成电路技术是半导体技术最为重要的应用之一。
近年来，随着芯片制造工艺的不断改进，集成度已经达到百亿级别。
这些高度集成电路的问世，使得计算机的性能和存储能力得到了极大的提升，同时也为人类带来了许多便利。
2.功耗与散热的控制技术随着芯片集成度的提高，其功耗与散热问题也越加突出。
因此，半导体技术的发展重点逐渐转向了功耗与散热的控制技术。
近年来，半导体行业先后推出了一系列低功耗芯片和高效散热技术，极大地提升了服务器、手机等设备的使用寿命。
3.新型半导体原材料研究新型半导体原材料是半导体技术的一大研究热点，也是未来半导体技术的发展趋势之一。
以石墨烯、碳化硅等为代表的新材料不仅具有较高的电导率和压电性能，而且可在高温、高压等复杂环境下稳定运行，因此具有广泛的应用前景。
4.量子计算技术的突破量子计算技术是近年来半导体技术的一个重要方向。
量子计算机以量子比特为基础，比传统的二进制数码处理速度更快并且能够同时处理多种数据。
尽管目前还处于实验阶段，量子计算机的问世预示了未来信息技术的一个全新的时代已经开始。
二、半导体技术应用半导体技术已经成为了电子、信息、通讯等众多领域的支柱技术。
下面列举一些典型的应用：1.通讯设备半导体技术在通讯领域的应用非常广泛。
手机、GPS、通信卫星、交换机、传感器等都离不开半导体技术的支持。
2.计算机设备CPU、内存、显卡等计算机硬件都是靠半导体技术制成的。
纳米材料的研究进展与应用
纳米材料的研究进展与应用随着科技的不断发展，纳米科技的应用范围也越来越广泛，纳米材料也成为科学研究领域的热点之一。
纳米材料指分子组成的金属或非金属材料中，至少存在一个微小的维度小于100纳米的物质。
纳米材料的细小尺寸使其具有许多特殊的物理、化学和生物学性质，因此在能源、电子、医学等领域有着广泛的应用前景。
一、研究进展1.合成方法目前，纳米材料的制备方法主要分为物理法和化学法两种。
物理法包括蒸发冷凝法、溅射法等，这些方法已经广泛应用于半导体材料和金属氧化物的合成；而化学法包括溶剂热法、水热法等，这些方法已经发展成为制备全新材料的有力工具，具有制备精度高、成本低等优点。
2.性质特点纳米材料的独特性质主要来源于其表面效应、量子效应和缺陷效应。
在表面效应方面，由于纳米材料的表面积较大，表面能就会比普通材料大，表面位错和表面尺寸效应对其性质的影响也将更加明显。
此外，纳米粒子的量子效应体现在其光学、电学等方面，例如量子点可以作为荧光探针等。
缺陷效应是纳米材料的另一个独特性质，在制备过程中容易产生氧化物等缺陷结构，这些结构能够影响其机械、热学等性质。
二、应用研究1.催化剂纳米材料是优异的催化剂，能够提高催化反应速率和选择性，提高催化效率，降低催化剂用量等。
例如，纳米金属催化剂可用于CO和H₂O反应生成CO₂和H₂，广泛应用于环保领域。
2.生物医学应用纳米材料在癌症治疗、药物输送、光疗、核磁共振成像、生物传感器等方面都有广泛的应用。
例如，纳米粒子通过改变表面功能化基团实现具有肿瘤特异性的分子靶向治疗，可较好地避免正常细胞的损伤。
3.能源储存在绿色能源和新能源研究中，纳米材料是很重要的研究方向。
例如，利用石墨烯、纳米碳管等纳米材料设计超级电容器、超级电池、锂离子电池等，可以提高能量密度和导电性能。
4.环保领域纳米材料还可应用于净水和废气处理等方面。
比如引入纳米银材料，能够有效杀灭细菌、减小污染物浓度。
纳米材料在环境净化领域的应用深受关注，并在实际中展现出良好的发展前景。
半导体纳米材料的制备与应用
半导体纳米材料的制备与应用随着材料科学技术的不断进步，半导体纳米材料在能源、生物医学、信息等领域的应用逐渐扩大。
因此，半导体纳米材料的制备与应用在学术研究和实际生产中得到越来越多的关注。
一、半导体纳米材料的制备方式半导体纳米材料的制备方式分为以下几种：1. 生长法。
生长法是指通过化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等方法，在载体表面或表面上制备半导体纳米材料。
其中，化学气相沉积法是一种常见的方法，通过分解含有半导体元素的气体，在高温下使半导体元素沉积在基底表面形成纳米颗粒。
2. 结晶法。
结晶法是指利用溶解度差异，控制晶体的生长方向，使半导体原子在液相或气相中集聚，形成纳米晶体。
3. 纳米压缩。
纳米压缩是一种通过压缩纳米粒子形成纳米材料的制备方法。
将半导体粉末或纳米颗粒放置在高压环境下，通过物理力量作用将颗粒压缩合成一体。
二、半导体纳米材料在能源领域的应用半导体纳米材料在能源领域的应用主要体现在太阳能电池、燃料电池、电解水产氢等领域。
1. 太阳能电池。
半导体纳米材料的能带结构具有催化光解水的能力，在太阳能电池中可以作为光阳极材料使用。
例如，TiO2纳米颗粒能够在紫外光下吸收能量，激发电子移动，从而产生电流。
2. 燃料电池。
在燃料电池中，半导体纳米材料主要用作电解质材料。
例如，ZnO纳米材料的高比表面积可以增加电化学反应的速率，从而提高燃料电池的效率。
3. 电解水产氢。
半导体纳米材料也可用于电解水产氢。
例如，SrTiO3纳米晶体可以催化水的分解，产生氢气。
三、半导体纳米材料在生物医学领域的应用半导体纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送、生物成像、诊断和治疗等方面。
1. 药物输送。
半导体纳米材料可以被功能化，被用于靶向治疗。
例如，纳米尺寸的Ag2S可以被表面改性，在低温条件下，可以被利用于药物的送递。
2. 生物成像。
半导体纳米颗粒因为其在可见光区域透明度高而被用于生物成像。
例如，Ag2S纳米晶体可以通过荧光显微镜成像，用于癌细胞等组织分析。
半导体材料的应用研究进展
半导体材料的应用研究进展半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。
本文介绍了半异体材料的定义、分类、特制及发展，叙述了半导体材料的早期应用及第二代半导体材料在产业发展中的应用。
标签：半导体材料；纳米；应用1 前言半导体材料（semiconductormaterial）是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。
半导体材料可分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。
纳米材料的尺度处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是介于宏观物质与微观原子或分子间的过渡亚稳态物质，它能够产生不同于传统固体材料的显著的表面与介面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，并且表现出奇异的力学、电学、磁学、光学、热学和化学特性等等[1-2]。
半导体材料第一代半导体是“元素半导体”。
典型如硅基和锗基半导体。
其中以硅基半导体技术较成熟。
应用也较广泛，一般用硅基半导体来代替元素半导体的名称[3]。
第二代半导体材料是化合物半导体。
化合物半导体是以砷化镓、磷化铟和氮化镓等为代表，包括许多其它III—V族化合物半导体。
这些化合物中，商业半导体器件中用得最多的是砷化镓和磷砷化镓、磷化铟、砷铝化镓和磷镓化铟。
其中砷化镓技术较成熟，应用也较广泛。
2 半导体材料的应用半导体材料的第一个应用就是利用它的整流效应作为检波器。
就是点接触二极管。
除了检波器之外，在早期，半导体材料还用来做整流器、光伏电池、红外探测器等。
半导体材料的四个效应都用到了。
从1907年到1927年，美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器。
1931年，兰治和伯格曼研制成功硒光伏电池[4]。
纳米半导体材料及其纳米器件研究进展
学和质量输运及其二者相互耦合的复杂过程 M OCVD 是在常压或低压 To rr 量级 下生长 的 氢气携带的金属有机物源 如 族 在扩散 通过衬底表面的停滞气体层时会部分或全部分解成
族原子 在衬底表面运动迁移到合适的晶格位 置 并捕获在衬底表面已热解了的 族原子 从 而形成 - 族化合物或合金 在通常温度下 MOCVD生长速率主要是由 族金属有机分子通过
２．３ 应变自组装纳米量子点 线 结构生长技术
异质外延生长过程中 根据晶格失配和表
面 界面能不同 存在着三种生长模式[8] 晶格
匹配体系的二维层状 平面 生长的 F rank - Van
der Merwe 模式;大晶格失配和大界面能材料体系的
三维岛状生长模式 即 Volmer-Weber 模式 大晶
２ 半导体纳米结构的制备技术
半导体纳米结构材料的发展很大程度上是依赖 材料先进生长技术 MBE, MOCVE 等 和精细加 工工艺 聚焦电子 离子束和 x- 射线 光刻技术 等 的进步 本节将首先介绍 MBE 和 MOCVD 技 术 进而介绍如何将上述两种技术结合起来实现纳 米量子线和量子点结构材料的制备 并对近年来得 到迅速发展的应变自组装制备量子点 线 和量子 点 线 阵列方法进行较详细讨论 最后对其它制 备技术也将加以简单介绍
目前 除研究型的 MBE 外 生产型的 MBE 设备也已有商品出售 如 Riber’s MBE6000 和VG Semicon’s V150 MBE 系统 每炉可生产 9×4" 4×6" 或 45×2" 片 每炉装片能力分别为 80×6" 180×4" 片和 64×6" 144×4" 片 App lied EPI MBE’s GEN2000 MBE 系统 每炉可生产 7×6" 片 每炉装片能力为 182×6" 片
半导体材料的历史现状及研究进展(精)
半导体材料的历史现状及研究进展(精)半导体材料的研究进展摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。
半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。
本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。
关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势一、半导体材料的发展历程半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。
宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。
1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。
1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。
50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。
60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。
1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。
90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。
新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通状态所需的能量。
光电半导体材料的研究及其应用
光电半导体材料的研究及其应用光电半导体材料是当今高科技领域中最重要的材料之一。
作为一种集光学、电学、物理学和化学等多项学科的综合体，它具有独特的物理、化学、电学性能，以及优异的光电转换效率和储存容量。
在光纤通讯、太阳能电池、LED照明、半导体激光、集成电路以及医疗和生物科技领域等方面得到广泛应用。
本文将介绍光电半导体材料的研究发展和应用现状。
一、近年来光电半导体材料的研究进展光电半导体材料是由半导体材料和光电材料组成的材料，用于制造光电器件和设备。
其研究重点是提高材料的光电转换效率和储存容量，同时保持材料的稳定性和长寿命性能。
近年来，光电半导体材料的研究重点主要有以下几个方面：1.阴离子掺杂阴离子掺杂是将同种半导体材料中的一些离子替换成其他离子，从而改变材料的性质和性能的方法。
这种方法通过掺杂过程可以调节光电半导体材料的电学、光学和电子结构等性质，进而提高其光电转换效率。
一些研究人员利用阴离子掺杂技术改善了光电转换效率，加强了电子传输和缩短了自由载流子的寿命，实现了一些新型光电器件的研究和制备。
2.量子点技术量子点技术是一种将半导体材料限制在纳米尺度的制备方法，可以用于制备具有特殊光学、电学和磁学性质的新型光电器件。
这种制备方法可以大量提高光电半导体材料的储存容量和光电转换效率，进而提高其在光纤通讯、激光器、太阳能电池等领域的应用性能。
3.控制光学特性控制光学特性是一种通过改变光电半导体材料的表面形态和结构设计，从而改变其光电性质和性能的技术。
这种方法可以对光电半导体材料的光电转换效率和储存容量进行有效控制，增强水溶性材料的附着力和稳定性。
二、光电半导体材料在各领域中的应用光电半导体材料在各领域中的应用涵盖了光电信息、能源、生命科学等多个领域。
1. 半导体激光半导体激光器是将光电半导体材料转换成激光的器件，用于在通信、医疗、化妆品加工等领域。
近年来，半导体激光器的研发和应用领域不断拓展。
目前，半导体激光器已经广泛应用于太空通信、激光雷达、医疗设备、工业加工和消费电子产品等领域。
材料科学中的半导体材料的性质和应用研究
材料科学中的半导体材料的性质和应用研究半导体材料在材料科学领域中具有重要的地位，其性质和应用研究是材料科学的热点之一、本文将从半导体材料的基本性质、其应用领域以及当前的研究进展等方面进行探讨。
首先，半导体材料的基本性质是指其导电性能介于导体和绝缘体之间。
导电性的大小取决于材料的带隙宽度，带隙宽度越小，导电性越强。
在室温下，绝缘体的带隙宽度通常大于3电子伏特，而导体的带隙宽度则小于0.1电子伏特。
而半导体的带隙宽度则介于两者之间，通常为0.1-3电子伏特。
此外，半导体材料的导电性还受到温度的影响，随着温度的升高，导电性会增强。
半导体材料广泛应用于电子器件制造、光电子器件制造等领域。
在电子器件制造方面，半导体材料主要应用于集成电路、晶体管、二极管等器件的制造。
集成电路是半导体材料应用的重要领域之一，它将成千上万个晶体管、电容器和电阻器等元件集成到一块半导体晶片上，实现电路功能的高度集成和微小化。
而晶体管则起着电流放大、开关控制等重要作用，广泛应用于计算机内存、放大器、继电器等器件中。
二极管则是一种半导体器件，具有电流只能单向传导的特性，适用于电源、电涌保护、光电转换等领域。
在光电子器件制造方面，半导体材料主要应用于光电二极管、激光器、太阳能电池等器件的制造。
光电二极管是利用半导体材料的特性来转换光能为电能的器件，具有灵敏度高、动态范围大、响应时间短等优点，广泛应用于光通信、光电检测等领域。
激光器是一种可以产生高度聚焦、高功率的激光光束的器件，主要应用于激光切割、激光打印、医疗等领域。
太阳能电池则利用半导体材料的光电转换特性来将太阳能转化为电能，具有清洁、可再生等优点，是解决能源问题的重要途径之一当前，在半导体材料的性质和应用研究方面，有几个重要的研究领域和进展。
首先是半导体材料的合成和制备技术。
随着纳米科技的发展，人们开始研究和开发纳米级半导体材料，并通过不同的合成和制备技术来控制其晶体结构、尺寸、形貌等，从而调控其性质和应用。
纳米材料的研究进展以及应用前景研究
纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说，纳米材料是由无数个晶体组成的，它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。
主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。
因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度，它有着特殊的性质。
这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。
目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料，试图打造一种全新的新技术材料，将来为人类创造更大的价值。
纳米科学技术也引起了科学家的重视，在当代的科学界有着举足轻重的地位。
纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术，纳米材料技术等。
其中纳米材料技术主要应用于材料的生产，主要包括航天材料、生物技术材料，超声波材料等等。
从1861年开始，因为胶体化学的建立，人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。
然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”，由于当时科技水平落后研究失败。
2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，不仅可以除去异味和消毒。
还使得衣服不易出现折叠的痕迹。
很多衣服都是纤维材料制成的，通常衣服上都会出现静电现象，在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。
利用纳米材料，冰箱可以消毒。
利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。
另外利用纳米粉末，可以快速使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。
这个技术可以提高水的重复使用率，可以运用到化学工业中。
比如污水处理厂、化肥厂等，一方面使得水资源可以再次利用，另一方面节约资源。
纳米技术还可以应用到食品加工领域，有益健康。
纳米技术运用到建筑的装修领域，可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。
玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。
这样就可以节约成本，提高装修公司的经济效益。
使用纳米微粒的建筑材料，可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。
纳米材料可以提高汽车、轮船，飞机性能指标。
纳米结构有机半导体薄膜材料及其在光电器件中的应用研究
纳米结构有机半导体薄膜材料及其在光电器件中的应用研究随着半导体技术的快速发展，纳米结构有机半导体薄膜材料在光电器件中的应用逐渐升温。
作为一种新型的半导体材料，纳米结构有机半导体薄膜材料具有许多独特的性质，如可塑性、可溶性、低成本等优点，这使得其在柔性电子学、有机太阳能电池、有机场效应晶体管以及光电探测器等领域有着广泛的应用价值。
一、纳米结构有机半导体薄膜材料的制备方法纳米结构有机半导体薄膜材料通常采用溶液法制备，其制备流程主要包括材料的选择、溶液的制备、薄膜的沉积以及后处理等步骤。
目前，可用的制备方法主要有旋涂法、喷涂法、印刷法、场致生长法、自组装法等。
其中，旋涂法是最常用的一种方法，其制备流程简单，成本低，适用于大面积的薄膜制备。
二、纳米结构有机半导体薄膜材料在光电器件中的应用1. 有机太阳能电池有机太阳能电池是一种新型的光伏器件，通过光伏效应将光能转化为电能。
目前，用于太阳能电池的纳米结构有机半导体薄膜材料主要包括聚合物、配合物和低分子有机化合物等。
其中，聚合物太阳能电池具有高效率、低成本等优点，已经成为研究的热点。
2. 有机场效应晶体管有机场效应晶体管是一种新型的电子器件，其主要应用于液晶显示屏、RFID 等领域。
纳米结构有机半导体薄膜材料通过旋涂等制备方法可以制备出高质量的薄膜，为有机场效应晶体管的制备提供了可靠的材料基础。
3. 光电探测器光电探测器是一种常见的光电器件，其主要用于光通信、光电传感等领域。
纳米结构有机半导体薄膜材料由于其好的光电性能，在光电探测器中也有着广泛的应用。
三、结语纳米结构有机半导体薄膜材料是一种新型的材料，由于其可塑性、可溶性等优势，在光电器件中有着广泛的应用前景。
未来，随着制备方法的不断改进以及技术的不断创新，纳米结构有机半导体薄膜材料必将得到更广泛的应用。
半导体光热转换纳米材料的研究进展
半导体光热转换纳米材料的研究进展半导体光热转换纳米材料是指通过吸收光能将其转换成热能的一类材料。
这类材料具有优异的光吸收、热传导和热稳定性能，可以在太阳能光电转换、光照明、光通信等领域发挥重要作用。
以下是半导体光热转换纳米材料研究进展的一些方面。
首先，研究人员对半导体纳米材料的合成方法进行了改进。
传统的合成方法包括溶剂热法、溶胶-凝胶法、气相法等，在纳米尺度下制备材料具有困难。
近年来，研究人员提出了一系列新的制备方法，如气相沉积法、溶剂热-水热法、微波辅助法等。
这些方法可以控制纳米材料的尺寸和形貌，提高材料的结晶度和光吸收性能。
其次，研究人员对半导体光热转换纳米材料的光学性能进行了深入研究。
半导体纳米材料的光学性能与其能带结构、晶格结构和尺寸有关。
通过调控这些因素，可以实现对光吸收、光散射和光学损耗的控制。
此外，人们还发现通过引入杂质、点缺陷和表面修饰等手段，可以增强材料对特定波长光的吸收能力。
第三，研究人员对半导体光热转换纳米材料的热传导性能进行了改进。
热传导是光热转换过程中一个重要的参数，影响材料的瞬态温度和热效应。
传统的半导体材料热传导性能较高，对光热转换效率有一定的限制。
因此，目前研究人员致力于寻找具有低热传导性能的半导体纳米材料，如石墨烯、碳纳米管等，以提高光热转换效率。
最后，研究人员对半导体光热转换纳米材料的应用进行了广泛探索。
半导体光热转换纳米材料具有较高的光热转换效率、稳定性和可调控性，可应用于太阳能光电转换、光照明、光通信等领域。
例如，利用半导体光热转换材料制备的太阳能光电池可以将光能高效转化为电能，提高太阳能转换效率。
此外，在光照明领域，半导体光热转换纳米材料可以用于制备高效、节能的照明器件。
在光通信领域，半导体光热转换纳米材料可以用于制备高速、低能耗的光通信器件。
综上所述，半导体光热转换纳米材料的研究进展包括合成方法改进、光学性能调控、热传导性能改进和应用研究等方面。
随着研究的不断深入，相信半导体光热转换纳米材料将在能源转换、光照明和光通信等领域发挥出更大的作用。
新型纳米材料的研究进展与应用前景
新型纳米材料的研究进展与应用前景近年来，随着科技的不断发展，人类对各种新型材料的研究也在不断深入。
其中，新型纳米材料的出现带来了许多新的发展机遇，引起了科学界的广泛关注。
本文将就新型纳米材料的研究进展和应用前景进行具体分析，旨在探讨该领域的未来发展趋势。
一、新型纳米材料的概念和原理首先，我们来了解一下什么是纳米材料。
纳米材料是一种尺寸处于10nm到100nm之间的材料。
相比于普通材料，纳米材料具有更高的比表面积和更小的粒径，拥有极高的化学活性、机械性能、电学性能和光学性能等优异特性。
其原理在于，支配纳米材料性质的表面效应和量子效应。
一般情况下，当粒径足够小到一定程度时，原本在宏观层面上相对稳定的物质可能会产生全新的物理和化学特性。
这一现象可以归结为量子力学对材料的调控。
二、新型纳米材料的研究进展新型纳米材料的种类繁多，主要包括纳米晶体、纳米线、纳米管、纳米薄膜和纳米多孔材料等。
这些材料各自具有不同的特性和应用领域。
（一）纳米晶体纳米晶体又称量子点，是一种在三维空间上尺寸小于10nm的晶体颗粒。
其物理、化学性质随着其粒径的变小而发生显著变化。
由于具有半导体材料所具有的优异电学性质，被广泛应用于电子器件、显示技术等领域。
（二）纳米线纳米线是一种在三维空间上尺寸在1nm至100nm之间的材料，其长径比高达数百甚至上千倍。
由于具有高比表面积、高导电性和优异的力学特性，纳米线作为一种新型功能材料，在能源、催化、生物医学等多个领域都具有广泛应用前景。
（三）纳米管纳米管是一种空心柱状物，其壁厚度只有纳米级别，通常分为单壁和多壁纳米管两类。
由于具有大小可调、具有独特小孔效应、大比表面积和优异的导电性等特点，纳米管在电子学、能源储存、生物医学等应用领域也被广泛研究和应用。
（四）纳米多孔材料纳米多孔材料是一种由纳米粒子集合而成的材料，其具有非常高的比表面积、内部特殊孔道结构和形态上的多样性等优异特性。
在化学催化、吸附分离、能源储存等领域，纳米多孔材料都具有潜在的应用价值。
半导体材料的应用现状及发展趋势
半导体材料的应用现状及发展趋势1. 引言半导体材料在现代科技中扮演着重要角色，其应用领域广泛且不断发展。
本文将深入探讨半导体材料的应用现状，并展望其未来的发展趋势。
2. 当前半导体材料的应用领域2.1 电子行业半导体材料在电子行业中有着广泛的应用，如集成电路、晶体管、显示屏等。
集成电路是现代电子设备的核心，通过将数以百万计的晶体管集成在一颗芯片上，实现了电子元器件的微型化和高效率。
半导体材料的不同特性，如硅、镓、磷化物等，在集成电路的设计和制造中有着不同的应用。
2.2 光电子行业半导体材料在光电子行业中的应用主要体现在光电转换方面，如光电二极管和激光器。
光电二极管可将光信号转化为电信号，广泛应用于通信、遥感、医疗等领域。
激光器则利用半导体材料的特性，通过电子在半导体材料中的跃迁释放出激光光束，广泛应用于激光雷达、激光加工等领域。
2.3 能源行业半导体材料在能源行业中的应用也十分重要。
太阳能电池利用半导体材料对太阳光的光电转换特性，将光能转化为电能。
随着可再生能源的重要性日益凸显，太阳能电池的应用正在迅速发展并得到广泛关注。
半导体材料还在能源存储、节能照明等方面有着广泛的应用。
3. 半导体材料的发展趋势3.1 新材料的研发随着科技的不断进步，人们对半导体材料的要求越来越高。
新型半导体材料的研发成为当前的热点之一。
石墨烯作为一种新型的二维材料，具有出色的导电性能和独特的光电特性，被普遍认为是未来替代传统半导体材料的有力候选。
3.2 纳米技术的应用纳米技术在半导体材料领域的应用也备受关注。
通过纳米技术，可以制备出具有特殊性能的纳米材料，如纳米线、纳米颗粒等。
这些纳米材料具有更大的比表面积和更好的物理特性，可以用于改善半导体材料的性能和功能，进一步推动半导体技术的发展。
3.3 智能化和可穿戴设备的兴起智能化和可穿戴设备的广泛应用也为半导体材料带来新的发展机遇。
半导体材料的微小尺寸、低功耗和高效性能使其成为实现智能化和可穿戴设备的关键组成部分。
半导体材料的研究进展和应用
半导体材料的研究进展和应用半导体材料是一种用于电子元件制造的材料，它具有良好的导电性和绝缘性能，广泛应用于电视机、收音机、计算机等电子设备。
随着科技的进步和人们对高品质电子产品的需求不断增加，半导体材料的研究已成为当前电子技术领域中的一个热门话题。
本文将介绍半导体材料的研究进展和应用。
一、半导体材料的基本特性半导体材料具有介于导电体和绝缘体之间的电导特性。
其电子结构具有带隙，即导带和价带之间的能量差异，这使得半导体材料对于光、热等的响应具有特殊的性质。
其中，半导体材料的导带中填满的电子属于自由电子，在外界的作用下可以跃迁到价带中的空穴，从而导致电导率的变化。
这种特殊的电导特性使得半导体材料在电子器件的制造中扮演重要的角色。
二、半导体材料的研究进展随着科技的发展，半导体材料的研究也在不断进步。
目前，主要的半导体材料可以分为硅材料、III-V族化合物、II-VI族化合物等几种类型。
1. 硅材料硅是最常见的半导体材料之一，它具有良好的光、电特性和加工性能，在电子器件制造中占据重要的地位。
目前，硅材料的微纳加工技术已经非常成熟，可以制造各种微型器件，包括晶体管、二极管、太阳能电池等。
此外，硅材料的不同掺杂方式也被广泛应用于各种电子元件中，以满足不同的电性要求。
2. III-V族化合物III-V族化合物是一种比硅材料电子迁移率更高的半导体材料，与硅材料相比，其可用于高速电路、高功率电路等领域。
其中，最常用的III-V族化合物是氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs）。
这种半导体材料具有优异的电性能力，被广泛应用于LED、激光器、太阳能电池等器件研制。
3. II-VI族化合物II-VI族化合物也是一种半导体材料，由于其光学特性优异，可用于制造可见光、近红外光源、传感器等器件。
目前，最常用的II-VI族化合物是氧化锌（ZnO）和硫化镉（CdS），它们的光学特性被广泛地用于纳米材料、薄膜电池、染料敏化太阳能电池等领域。
半导体行业的材料科学了解半导体材料科学的研究进展和创新应用
半导体行业的材料科学了解半导体材料科学的研究进展和创新应用半导体行业的材料科学：了解半导体材料科学的研究进展和创新应用半导体材料科学是指研究半导体材料及其在半导体行业中的应用的学科。
在当今科技飞速发展的背景下，半导体材料科学的研究进展和创新应用对于推动半导体行业的发展起到了至关重要的作用。
本文将就半导体材料科学的研究进展和创新应用进行探讨。
半导体材料科学的研究进展主要体现在以下几个方面。
首先，新型半导体材料的研发与应用是当前半导体材料科学的关键研究方向。
传统的硅基半导体作为主要材料已经达到其物理极限，因此研究人员开始寻找新的材料，如氮化镓、碳化硅等，以开拓新的应用领域。
这些新型半导体材料具有优异的性能，能够满足高频、高温和高功率等特殊应用要求。
其次，半导体材料的纳米化和量子效应的研究也是当前热门的课题。
通过将半导体材料制备成纳米尺寸的结构，可以改变其电子结构和物理性质，从而实现对光、电、磁等信号的更加精确控制。
此外，量子效应的研究也在半导体材料的纳米尺度下取得了非常重要的突破，为新型量子器件的发展提供了基础。
再者，半导体材料科学与生物医学的交叉研究也日益受到关注。
半导体材料在生物医学领域的应用，比如生物传感器、药物传递系统等，为医学诊断和治疗提供了新的手段。
同时，生物材料的引入也促进了半导体材料领域的创新，例如基于DNA或蛋白质的纳米结构的研究，为构建更高性能的半导体器件打开了新的可能性。
最后，半导体材料科学的研究进展也涉及到可持续发展与环境保护的问题。
随着资源的日益枯竭和环境问题的凸显，绿色、可再生的半导体材料研究成为了当前的热点。
例如，有机半导体材料因其可溶性和可加工性被广泛应用于柔性电子器件中，具有较低的能耗和环境影响。
在半导体材料科学的研究进展基础上，创新应用的推广也助力半导体行业的进一步发展。
首先，新材料的应用为半导体行业注入了新的活力。
以氮化镓和碳化硅为代表的新型半导体材料，具备了较高的电子迁移率、较低的功耗和更宽的带隙等优点，可以用于制备高性能的微电子器件，如功率放大器、高速传输器件等。
纳米技术在半导体芯片制造中的应用现状
纳米技术在半导体芯片制造中的应用现状半导体芯片是现代电子产品的核心组成部分，它们在计算机、手机、汽车以及通信设备等领域中发挥着重要的作用。
随着技术的不断进步，纳米技术逐渐应用于半导体芯片制造中，为其带来了许多创新和改进。
一、纳米技术在制造工艺中的应用纳米技术在半导体芯片的制造工艺中发挥着重要的作用。
纳米级的材料可以提供更高的晶体质量和更好的结构特性，有助于提高芯片的性能和功能。
例如，通过纳米级曝光技术，可以实现更高的分辨率和更小的线宽，从而增强半导体芯片的密度和速度。
此外，纳米技术还能够制备出具有更好电学性能的材料，如高介电常数的氧化物、高电导率的金属等。
二、纳米技术在材料开发中的应用纳米技术在半导体材料的开发和改进中具有重要的作用。
纳米材料具有独特的物理和化学特性，与传统材料相比具有更好的导电性、光学性能和力学性能等。
通过纳米技术，可以制备出具有优异性能的材料，例如纳米颗粒、纳米线、纳米管等。
这些纳米材料在半导体芯片中的应用可以提高芯片的电子迁移率、封装性能和机械强度，从而提升半导体芯片的整体性能和可靠性。
三、纳米技术在器件设计中的应用纳米技术对半导体器件的设计与优化具有重要意义。
通过纳米级制造工艺，可以实现更高的器件集成度和更小的尺寸。
例如，纳米级制造工艺可以制备出更小的晶体管，从而提升芯片的速度和功耗性能。
此外，纳米技术还可以制备出具有新颖特性的纳米结构器件，如量子点器件、纳米发光二极管等，这些器件在光电子学、显示技术等领域具有广阔的应用前景。
四、纳米技术在封装和封装材料中的应用纳米技术在半导体芯片封装和封装材料中的应用也愈发重要。
纳米级封装技术可以提供更高的封装密度和更好的封装性能，提高芯片的可靠性和稳定性。
同时，纳米级封装技术可以实现更小尺寸的封装，为半导体芯片在可穿戴设备、物联网等领域的应用提供支持。
另外，纳米材料在封装材料中的应用也可以提高封装的导热性能和机械强度，从而增加整个芯片系统的可靠性和寿命。
新型半导体材料的研究与应用
新型半导体材料的研究与应用引言新型半导体材料的研究与应用在当今科技领域具有重要意义。
本文将从材料科学、电子学、能源等多个方面探讨新型半导体材料的研究现状以及广泛的应用前景。
一、新型半导体材料的分类1. 有机半导体材料有机半导体材料以碳元素为基础，具有柔韧性和可塑性，适用于制备柔性显示器、柔性电池等电子器件。
通过对有机分子进行结构设计和合成，目前已经实现了有机半导体材料的性能优化。
2. 硅基半导体材料硅基半导体材料是传统半导体材料，具有较高的电子迁移率和稳定性，广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。
随着对性能要求的不断提高，硅基材料的研究也取得了重要进展。
3. 复合半导体材料复合半导体材料是由两种或多种元素组成的化合物，如硒化物、磷化物等。
这些材料具有较高的光电转换效率和稳定性，在太阳能电池、光电器件等领域具有广阔的应用前景。
二、新型半导体材料的研究进展1. 材料性能优化通过调控材料的结构和合成方法，可以提高半导体材料的载流子迁移率、光电转换效率等重要性能指标。
例如，通过导电聚合物的修饰和掺杂工艺，可以提高有机半导体材料的电子迁移率。
2. 能带调控能带结构是半导体材料的关键特性之一。
通过调控能带结构，可以实现半导体材料的带隙调控、能带边缘调控等，从而优化电子结构和光学性能。
这为半导体材料的应用提供了更多可能。
3. 尺寸效应在纳米尺度下，半导体材料的电子结构和性能会发生明显改变。
通过纳米材料的制备和控制，可以调控半导体的能带结构、载流子输运行为等，提高材料的性能和稳定性。
三、新型半导体材料的应用前景1. 电子学领域新型半导体材料为电子学领域的发展提供了新的机遇。
有机半导体材料的柔性特性可以用于制备可弯曲电子器件，广泛应用于可穿戴设备、柔性显示屏等领域。
硅基半导体材料在集成电路领域具有重要地位。
2. 光电学领域光电器件是新型半导体材料应用的重要方向之一。
复合半导体材料在太阳能电池、光电探测等领域具有广阔的应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
半导体纳米材料研究进展与应用摘要: 介绍了半导体纳米材料的研究进展、制备方法的若干进展和应用前景。
关键词: 半导体纳米材料研究进展应用1引言20 世纪是物理学推动高新技术飞速发展的世纪, 人类已从控制与利用大量微观粒子系统的时代进入了控制与利用单个微观粒子的时代。
纳米技术是世纪之交发展起来的新技术, 是在0.1～100nm 尺度空间内, 研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新的高技术科学Z。
它的目标是人类按照自己的意志直接操纵单个电子、原子等粒子, 制造出具有特定功能的产品.目前, 人们已制造了各种各样的纳米材料, 例如: 纳米金属材料、纳米半导体材料、纳米氧化物材料、纳米陶瓷材料、纳米有机材料等. 其中半导体纳米材料对未来社会信息化的产生有至关重要的影响.2半导体纳米材料相对于金属材料而言, 半导体中的电子动能较低, 有较长的德布罗意波长, 因而对空间的限制比较敏感. 电子的德布罗意波长入与其动能 E 的关系为入=h^2/在纸上(其中m*是半导体中电子的有效质量, h 是普朗克常量) 。
当空间某一方向的尺度限制与电子的德布罗意波长可比拟时, 电子的运动就会受限, 而被量子化地限制在离散的本征态, 从而失去一个空间自由度或者说减少了一维。
因此, 通常在体材料中适用的电子的粒子行为在此材料中不再适用, 这种新型的材料称为半导体低维结构, 也称为半导体纳米材料【1】。
1966 年, Fuou ler 等人[2]首次令人们信服地证实了在Si/S iO 2 界面处存在二维电子气,从此拉开了半导体低维结构研究的序幕. Si-MO SFET[3]可以认为是对载流子实现一个维度方向限制最早的固体结构.在这个系统中, 由于Si 和SiO 2 界面导带的不连续, 形成一个三角势阱, 将电子限制在其中, 使其既不能穿过氧化层, 也不能进入Si 的体内, 电子的运动被限制在二维界面内.随着微加工技术的发展和分子束外延技术(MBE )、金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)、液相外延(L PE)、气相外延(V PE)等技术的应用, 人们可以制造出更多的二维电子气系统Z 它是由两种具有不同带隙的半导体材料构成, 一般要求这两种材料结构相同, 并且晶格常量接近, 以获得原子级光滑的界面。
MBE 和MOCVD 的一个重要特征是可以制备量子尺寸的多层结构, 其控制精度可达单原子层量级〔4〕。
这些结构可分为量子阱(QW ) 和超晶格(SL ) 。
1970 年, Esak i 和T su 〔5〕在寻找具有负微分电阻的新器件时, 提出了全新的“半导体超晶格”概念Z 如果势垒层厚度足够宽, 使得相邻阱内电子波函数没有相互作用, 即被称为量子阱.反之, 如果相邻阱内电子波函数有较强的相互作用, 即相当于在晶格周期场上叠加一个多层结构的超晶格周期场, 则被称为超晶格。
从此, 对半导体量子阱和超晶格等半导体微结构的材料和器件的研究成为近20 多年来半导体物理学中最重要、最活跃的研究领域之一。
1978 年D ingle〔6〕等人对异质结中二维电子气沿平行于界面的输运进行了研究, 发现了电子迁移率增强现象Z。
以后, 德国的K. V.Klitzing〔7〕和崔琦〔8〕等人相继发现了整数量子霍耳效应和分数量子霍耳效应, 使半导体物理的研究取得了重大进展, 他们也因此分别获得了诺贝尔奖。
近年来, 除了超晶格、量子阱以外, 对一维量子线和量子点体系的研究也非常引人注意。
早在80 年代初, 人们发现镶嵌在硅玻璃中的半导体纳米晶体对于准粒子(电子、空穴、激子等)表现出三维受限性质。
量子点的研究之所以会越来越引起人们的重视, 是因为量子点的结构具有十分显著的量子化效应, 它直接影响着量子点的各种物理性质, 如电子结构、输运性质以及光学特性等。
半导体纳米材料研究的进展无疑会为单电子物理学和低维材料学的研究开辟新的发展方向, 同时也将对新一代量子功能器件的设计与制造产生革命性的影响。
3.半导体纳米粒子的的性质、应用和制备纳米粒子, 般指粒度在以下的粉末或颗粒, 是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。
由于量子尺寸效应和表面效应, 它具备了体相材料所不具备的许多奇异的光学、热学、磁学性能和化学活性[9-13], 因而近年来对一半导体纳米粒子的研究较多, 制备方法相对也较多。
主要有以下一些方法。
3.1沉淀法沉淀法主要包括共沉淀法、均匀沉淀法、尺寸选择沉淀法等。
共沉淀法是在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂, 使金属离子完全沉淀的方法。
该法主要用于制备掺杂的一半分体纳米晶。
吉林大学杨桦[14]等人, ,利用共沉淀法制备出了众方结构的纳米晶粉末。
均匀沉淀法, 又称均相沉淀法, 是在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质, 使溶液中的沉淀均匀出现。
中南大学杨富国等人[15]利用一定比例的硫代乙酞胺配制成溶液, 采用均匀沉淀技术, 得到了无团聚、粒径分布在之间的白色球形纳米微粒。
尺寸选择沉淀法是根据粒径的差异, 进行分级沉淀, 从而得到某特定尺寸的纳米粒子。
等人, 利用尺一寸选择沉淀法, 以疏基乙酸为稳定剂, 合成出了尺寸分布很窄的纳米晶, 粒径在之间。
3.2水热法水热法是将反应物和水在密闭容器中加热到高温高压时,反应物之间发生化学反应而制备无机纳米粉体的种先进而成熟的技术。
中国科学技术大学的苏宜等人[16]利用水热法合成出了平均粒径分别为和的纳米、粉末。
水热法即在水解条件下加速离了反应和促进水解反应, 所得产物具有较好的结晶形态, 并可通过实验条件调控纳米颗粒的形状,而且工艺流程简单, 易于控制。
由此而衍生出来的溶剂热法, 有着更为广泛的应用, 后面将有详细介绍。
3.3模板法该法是通过合成适宜尺寸和结构的模板作为主体, 利用物理或化学的方法向其中填充各种金属、非金属或半导体材料,从而获得所需特定尺寸和功能的客体纳米结构。
这种方法的优点在于对制备条件要求不高, 操作较为简单, 通过调整模板制备过程中的各种参数可制得粒径分布窄, 尺寸可控、易掺杂和反应易控制的超分子纳米材料。
中科院物理所于广友等人〔17〕在分子筛内用物理蒸气输运法内延生长得到了纳米晶。
除分子筛外, 常用的模板还有多孔氧化铝膜、纳米碳管、多孔玻璃、沸石分子筛、大孔离子交换树脂、高聚物、生物大分子、反向胶束等[18]。
3.4微乳液法微乳液是由两种互不相容的液体形成的热力学稳定的、各向同性的分散体系, 由水溶液、有机溶剂、表面活性剂以及助表面活性剂构成。
作为微反应器的微乳液的界面是一层表面活性剂分子, 在微反应器中形成的纳米微粒因这层界面膜隔离而不能团聚, 是理想的反应介质。
天津大学的张韵慧等人[19]利用微乳液法制备出了粒径为的立方晶型纳米微粒。
这种方法的装置简单、操作方便, 并且可以人为控制粒径,因此在一讥半导体纳米粒子的制备中具有极其广泛的应用前景。
除以上介绍的几种方法外制备一半导体纳米粒子的方法还有很多, 如胶体法〔20-21〕化学合成法〔22〕射频磁控溅射法[23]、外延电化学沉积法〔24〕紫外辐射法[25], 不再一一详述。
4、纳米半导体的应用前景半导体纳米材料所具有的各种量子效应和其独特的性质, 使其在未来的各种功能器件的应用中发挥重要作用, 其中包括以微结构激光器为主的光电子器件、以单电子晶体管为主的量子电子器件以及利用量子点微结构具有的大的光学非线性性质制造的光学器件等. 随着社会信息化水平的提高, 21 世纪数据递将以日新月异的速度发展Z 但以电子为载体的传输信息流由于技术性和经济性的原因,其传输量只能达到数百M b/s, 难以满足未来信息社会Tb/s (1Tb/s= 1012b/s ) 超大容量传输的要求Z因此, 高码率信息流的传输、交换处理与储存技术是社会信息化的关键技术. 伴随着光电子技术和微电子技术的迅速发展和相互紧密结合与渗透, 这两种技术,尤其是半导体光电子和集成技术是实现社会信息化不可替代的手段, 也将进一步发展成为新世纪的信息高技术产业.由于半导体光电子器件和半导体微电子器件具有高效率、高频率、低功耗、长寿命、高可靠性、多功能、微小尺寸、易集成、易批量低成本生产, 尤其是两者易于相互兼容等优点, 使其在这两种技术中, 特别是在信息传输、交换、互连、处理、显示等方面具有独特和关键的基础地位, 在日臻完善的微电子工艺技术和先进的半导体纳米材料生长技术的支持下, 半导体光电子学和半导体微电子学已成为当今最活跃、最热门的科学之一, 其相关器件的设计和研制也将成为新世纪最重要的产业之一. 近年来, 随着半导体纳米材料研究的深入,量子点分子和量子点晶体的研究已越来越引起人们的广泛关注. 量子点可以看作一个比实际原子尺寸大得多的人造原子, 以人造原子为基元, 通过量子点间的耦合和相互作用则形成一种分子, 称这种人造分子为量子点分子; 这种新型的人造分子不同于通常以原子为基元构成的分子, 具有独特而新奇的性质(比半导体量子点更加可控制和利于实际应用的性质) .目前已利用半导体量子点分子制备出了数字逻辑电路单元〔26〕Z.把量子点按着晶体方式排列可以生长出一维、二维或三维的晶体, 称该种人造晶体为量点晶体.它同样具有区别于通常以原子为基元构成的晶体的性质Z 半导体量子点在未来的光电器件制造中具有重要的应用价值, 但只有具备高密度、窄尺寸分布的量子点才具有实际应用价值. 由于量子点晶体是由等尺寸和等间距的量子点组成的, 人们可以通过改变量子点晶体的结构(例如: 晶格常量、堆积方式、基元的大小和取向等) 控制量子点晶体材料的光电性质〔27〕, 使其更具有实际应用价值. 进一步探索全光网络(包括全光学计算机) , 是人类社会信息时代追求的更高目标, 光电技术和微电子技术, 特别是半导体光电技术及集成技术是实现此宏大目标不可替代的手段, 而半导体光电子学和半导体微电子学则是实现这一目标的应用的理论基础, 半导体量子点分子和半导体量子点晶体的研究无疑是半导体光电子学和半导体微电子学的重要组成部分. 其研究进展不仅极大地拓展纳米材料的研究领域, 也为半导体光电子学和半导体微电子学的研究开辟了新的发展方向, 更为设计和研制具有优异性能的新型半导体光电子和半导体微电子量子功能器件提供重要理论依据与实验指导.不但具有重要的应用基础理论研究意义,而且具有十分重要的潜在应用价值.80 年代以来, 半导体纳米材料的研究已逐渐成为凝聚态物理学中一个新的热点研究领域. 它对凝聚态物理的基础研究有着重要的作用, 为进一步发展固体电子学提供了物理基础.半导体纳米材料的研究一方面为我们理解物质的宏观性质提供了重要的中介途径, 另一方面它本身表现了一些特殊现象, 也有助于量子力和统计力学的一些基本原理进行理论上的清和实验上的检验Z特别是, 近十几年来迅速发展起来的X 射线、紫外光、电子束及离子束纳米微刻(nano lithography) 技术使得超小纳米材料的制作成为可能, 现代科技对电子器件小型化、多功能化、高速化的要求更成为纳米材料研究的一个强大推动力.5参考文献[1]罗莹. 半导体纳米材料[J]. 物理实验,2000,21(3):3~6 [2]Fow ler AB, Fang FF, How ard W E et al. Phys.Rev. L et t. , 1966, 1: 909 [3] A ndo T , Fow ler AB, Stern T. Rev. Mod. Phys. ,1982, 54: 437 [4] Chang LL , Sakak iH, Chang CA et al. Phys. Rev.L et t. , 1977, 38: 1478 [5]Esak iL , T su R. IBM J. Res. Dev. , 1970, 14: 61[6] D ingle R, Sto rmer HL , Gro ssard AC et al. App l.Phys. L et t. , 1978, 33: 665[7] Klitzing KV , Do rda D, Pepper M. Phys. Rev.L et t. , 1980, 45: 495; Klizing KV. Surf. Sci. , 1982,1: 113[8]T suiDG et al. Phys. Rev. L et t. , 1982, 48: 1559[9]刘孝恒, 王恒志等, 水玻璃相合成纳米CdS的研究[J]淮海一学院学报, 2000,9（2）31~33 【26】Islam shah A , A lexei OO , Geza T et al. Science,1999, 284: 289[27]Sp ringho lz G,Ho ly V , P inczo litsM et al. Science,1998, 282: 734。