纳米线的制备综述
硒纳米线的制备
硒纳米线的制备硒纳米线是一种具有独特性质和广泛应用前景的纳米材料。
制备硒纳米线的方法有许多种，其中包括溶剂热法、气相沉积法、电化学法等。
本文将介绍一种常用的溶剂热法制备硒纳米线的方法，并探讨其制备条件和影响因素。
溶剂热法是一种将溶液中的硒离子在高温高压条件下还原为硒纳米线的方法。
具体步骤如下：首先，将硒粉加入有机溶剂中，并添加适量的表面活性剂，如CTAB（正十六烷基三甲基溴化铵）。
然后，在氮气氛围下加热溶液，使其达到一定的温度和压力。
在这样的条件下，硒粉逐渐被还原为硒纳米线，形成一种均匀分散的溶液。
制备硒纳米线的条件和影响因素有很多，其中最重要的是温度、压力和溶液浓度。
温度和压力对硒纳米线的形貌和尺寸有着重要影响。
一般来说，较高的温度和压力有利于得到较长且细小的硒纳米线。
而溶液浓度则影响到硒纳米线的形成速率和分散性。
较高的溶液浓度可以加快硒纳米线的形成速率，但过高的浓度可能导致硒纳米线的聚集和团聚。
还有其他因素如反应时间、表面活性剂的类型和浓度等也会对硒纳米线的制备产生影响。
反应时间较长有利于得到更长的硒纳米线，而表面活性剂的类型和浓度则决定了硒纳米线的分散性和稳定性。
溶剂热法制备硒纳米线具有简单、成本低廉和可扩展性强的优点，因此在纳米材料的制备中得到了广泛应用。
硒纳米线可应用于电子器件、光电子器件、生物传感器等领域。
例如，硒纳米线在柔性电子器件中可以作为柔性电极材料，具有优异的导电性能和柔韧性。
此外，硒纳米线还可以用于制备高效的光电转换器件，如太阳能电池和光电探测器。
硒纳米线是一种具有潜在应用价值的纳米材料。
溶剂热法是一种常用的制备硒纳米线的方法，其制备条件和影响因素需要仔细控制。
通过调节温度、压力、溶液浓度等参数，可以得到具有不同形貌和尺寸的硒纳米线。
未来，随着对硒纳米线制备方法的不断改进和优化，相信硒纳米线的应用前景将更加广阔。
纳米线制备
模板法：按模板材料可分为碳纳米管模板法、多孔氧化铝模板法、聚合物膜模板法和生命分子模板法。
其中聚合物模板法廉价易得。
模板法的模板主要有两种：一种是径迹蚀刻聚合物膜，如聚碳酸脂膜，另一种是多孔阳极氧化铝膜，两者相比，氧化铝模板具有较好的化学稳定性、热稳定性和绝缘性，其余还有介孔沸石法、多孔玻璃、多孔Si 模板、MCM-41、金属、生物分子模板、碳纳米光模板等聚碳酸脂膜（聚合物）模板法：聚碳酸脂膜模板是所有聚合物膜模板中使用最广的一种，C.Schonenoberge等以不同规格不同厂家的聚碳酸酯过滤膜为模板，用电化学沉积的方法成功涤制备出了不同直径的Ni、Co、Cu和Au纳米线。
多孔氧化铝模板：采用该方法时，多孔氧化铝模板只是作为模具使用，纳米材料仍需要常规的化学反应来制备，如电化学沉积、化学镀、溶胶-凝胶沉积、化学气相沉积等方法。
多孔阳极氧化铝模板（AAO: porous anodic aluminum oxide）是典型的自组织生长的纳米结构的多孔材料，微孔直径大约在10~500nm之间，密度为二丄1「「个/諾之间，阳极氧化法制备的有序多孔氧化铝模板的孔径大小一致，排列有序，呈均匀分布的六方密排柱状。
通常孔径在20〜250nm范围内，孔间距在5〜500nm范围内。
目前大部分究主要局限在以草酸为电解液的中孔径模板的制备和研究中。
这是由于在草酸电解液中制得的模板较厚、孔径均一、大小适中。
膜厚可达100卩m以上。
当然模板法中这些只是作为模具使用，具体的纳米材料仍需要一些其它的方法来得到，常用的有电化学沉积、化学气相沉积法（CVD）化学聚合、溶胶-凝胶沉积等电化学沉积：电沉积方法主要分为三步，1、阳极氧化铝模板的制备及孔径的调节；2、对氧化铝模板及阻挡层的径蚀，释放出有序的纳米线阵列，再经后续处理得到所需的纳米材料，开发出各种纳米器件。
电沉积法只能制备导电材料纳米线，如金属、合金、半导体、导电高分子等。
半导体纳米线的制备及其性能研究
半导体纳米线的制备及其性能研究随着科技的不断进步，纳米技术已经成为了当前科技领域中的一个热门话题，而半导体纳米线的制备及其性能研究更是备受关注。
本文将从以下几个方面进行阐述：半导体纳米线的概念及其制备技术、半导体纳米线的性能特点、半导体纳米线的应用前景。
一、半导体纳米线的概念及其制备技术半导体纳米线是由半导体材料制成的一维纳米结构，其直径一般在1-100纳米范围内。
半导体纳米线不仅具有传统半导体材料的优良性质，同时还具备了新的特性，例如量子效应、表面效应和应变效应等。
半导体纳米线的制备技术主要有三种：VLS（气-液-固）生长法、CVD（化学气相沉积）法和自组装法。
其中，VLS法是最常用的方法之一，也是目前制备半导体纳米线的成熟技术之一。
该方法是通过控制金属（如金、铜）在高温气氛下的扩散和沉积，使其在半导体晶体上形成纳米线。
该方法制备出的半导体纳米线具有较高的单晶质量和碳杂质含量低等优良性质。
CVD法是将气相前体沉积在基板表面制备半导体纳米线。
此方法可制备出长、高、准直和分布均匀的纳米线。
CVD法制备出的半导体纳米线质量高，但能耗较大和操作比较复杂。
自组装法是指通过物理自组装的方式制备半导体纳米线。
这种方法的优点在于简单易行，可制备出大量、高质量且规整排列的纳米线。
自组装方法制备的半导体纳米线表面光滑，而且具有天然排列性质，因而可以用来作为器件的基本元件。
二、半导体纳米线的性能特点半导体纳米线最独特的性质是量子效应，这个效应主要源于其尺寸的特殊性质。
当纳米线的直径小于其载流子自由程时，它们就能仅容易地自由活动，并表现出完全不同于大多数半导体材料的特性。
这种性质使得半导体纳米线具有一些优良的特性，例如高电导、高透明、高灵敏性、高强度和可塑性等。
此外，半导体纳米线还表现出很多其他的性质特点，例如：1. 表面效应半导体纳米线的表面积相对于其体积极其巨大，因此表面效应可以在很短的距离内影响到纳米线内部。
这种表面效应可以引起量子效应、局域电场和反应活性等不同的现象，从而影响其物理、光学、电学和化学等性质。
纳米线材料的合成及其相关性质研究
纳米线材料的合成及其相关性质研究纳米线材料是一种十分重要的纳米材料，它具有直径在纳米尺度的细长结构，因此具有许多独特的物理和化学性质，这些性质使得纳米线材料广泛应用在电子学、光学、生物学和能源等许多领域。
在这篇文章中，我将探讨纳米线材料的合成及其相关性质研究。
一、纳米线材料的合成方法目前，对于纳米线材料的合成方法，主要分为以下几种。
1. 热蒸发法纳米线材料的制备最初是使用热蒸发法进行的。
这种方法是将金属材料蒸发到高温的气氛中，通过冷却来形成纳米线。
然而，这种方法的限制是只能制备十分简单的金属纳米线。
2. 化学合成法化学合成法是目前最主要的纳米线制备方法之一。
化学合成法主要包括液相生长法和气相生长法两种方式。
其中，液相生长法是在液体中生长，而气相生长法则是在气相中进行。
相对于热蒸发法，化学合成法在制备各种类型的纳米线方面拥有更大的灵活性和可控性。
因此，大量的纳米线都是通过这种方法制备的。
3. 电化学方法在电化学方法中，纳米线材料可以通过电化学沉积、电化学腐蚀和电化学合成等方式进行制备。
这种方法的优点是可以在较低温度下制备各种类型的金属和半导体纳米线。
4. 其他方法除了上述三种方法以外，还有许多其他方法可用于纳米线材料的制备，例如分子束外延、剪切法、氧化还原法、静电纺丝法等。
二、纳米线材料的性质研究纳米线材料具有众多特殊的物理和化学性质，使其在各个领域都有许多应用。
1. 电子性质由于纳米线的直径通常在几个纳米到几十个纳米之间，而其长度通常在数微米或更长，因此，纳米线表现出很好的一维电子性质。
这种性质的表现主要是指载流子传输的限制和能量带隙的调制。
此外，纳米线的界面相互作用、表面散射和量子尺寸效应也会影响其电子性质。
2. 光学性质纳米线的直径与波长同级，使其表现出与纳米粒子相似的光学性质，即强烈的吸收和发射光。
通过纳米线的结构修饰，可以使其表现出更强的非线性光学性质和光限制。
因此，纳米线在光学基础研究和应用方面都有着广泛的应用。
纳米氧化铝纳米线的制备及其应用研究
纳米氧化铝纳米线的制备及其应用研究纳米材料在当今的科学研究和工业发展中，得到了越来越广泛的应用。
其中，纳米氧化铝纳米线是一种重要的材料，具有极高的抗压强度和导电性能，能够广泛应用于电子、能源、传感器等领域。
本文将介绍纳米氧化铝纳米线的制备方法及其应用研究。
第一部分：纳米氧化铝纳米线的制备方法纳米氧化铝纳米线的制备方法主要有两种：湿化学法和气相沉积法。
1.湿化学法湿化学法主要是通过溶液反应的方式来制备氧化铝纳米线。
其主要步骤包括：将铝盐和氧化剂混合在水溶液中，使用凝胶转化剂使其成为凝胶状物质，利用干燥和高温煅烧的方法制备出氧化铝纳米线。
该方法制备的纳米线直径较小，可控性较差，但制备成本较低，适用于大规模生产。
2.气相沉积法气相沉积法是利用气相反应在高温下制备氧化铝纳米线。
其主要步骤包括：将铝源和氧源分别与惰性气体混合，在高温下使其反应生成氧化铝纳米线，利用沉积基底使其定向生长。
该方法制备的纳米线直径较大，可控性较好，但制备成本较高，适用于小批量生产。
第二部分：纳米氧化铝纳米线的应用研究纳米氧化铝纳米线的应用研究主要包括电子、能源、传感器等领域。
1.电子领域纳米氧化铝纳米线在电子领域中主要应用于晶体管和电容器等器件中。
其高弹性模量、高载流电子浓度和极高的导电性能，可以增强电子器件的性能和可靠性。
2.能源领域纳米氧化铝纳米线在能源领域中主要应用于锂离子电池和太阳能电池等方面。
其高比表面积、高功率密度和优异的循环性能，可以提高电池的性能和寿命。
3.传感器领域纳米氧化铝纳米线在传感器领域中主要应用于气体和生物传感器等方面。
其高表面活性和良好的生物相容性，可以提高传感器的灵敏度和可靠性。
结论纳米氧化铝纳米线作为一种重要的纳米材料，其制备方法和应用研究已经得到了广泛的研究和应用。
未来，需要进一步研究其制备方法的可控性和成本效益，并拓展其在新领域的应用，为人类社会的发展做出更加巨大的贡献。
纳米线的制备方法
纳米线的制备方法与零维量子点相比，纳米线具有阵列结构因此有更大的表面或体积比，尤其是他们所具有的直线电子传输特性，尤其是他们所具有的直线电子传输特性，十分有利于光能的吸十分有利于光能的吸收和光生载流子的快速转移，由此使得这类准一维纳米结构更适宜制作高效率太阳电池（Si 纳米线太阳电池）。
《TiO2纳米线和ZnO 纳米线则主要用于染料敏化太阳电池的光阳极制作》。
Si 纳米线的生长方法：迄今为止，已采用各种方法制备了具有不同直径、已采用各种方法制备了具有不同直径、长度和形状的长度和形状的高质量的Si 纳米线，利用各种表征技术对其结构特征进行了检测分析，就制备方法而言，目前主要有热化学气相沉积、低压化学气相沉积、等离子体化学气相沉积、激光烧浊沉积、热蒸发、电子束蒸发（EBE ）、溶液法和水热法等；就生长机制而言，则主要有气—液—固（VLS ）法、气—固（VS ）法、气—固—固（VSS ）法、固—液—固（SLS ）法等，就纳米线类型而言，又有本证Si 纳米线和掺杂Si 纳米线之分。
研究指出，Si 纳米线的生长于Si 纳米晶粒和量子点的形成不同，后者只需衬底表面具有合适密度与尺寸的成核位置，后者只需衬底表面具有合适密度与尺寸的成核位置，而前而前者除了具备上述条件外，还需要同时满足线状结构的生长规律与特点，因此工艺技术要求更加严格。
研究者从实验中发现，如果能够利用某一催化剂进行诱导，使纳米点或团簇在催化剂的方向趋使作用下按一定去向生长，预计可以形成纳米线及其阵列结构。
预计可以形成纳米线及其阵列结构。
大量的研究报大量的研究报道指出，以不同的金属作为Si 纳米线合成的催化剂，利用VLS 机制可以实现在Si 晶体表面上Si 纳米线的成功生长。
纳米线的成功生长。
目前，作为制备Si 纳米线的主流工艺应首推采用金属催化的VLS 生长技术，这种方法的主要工艺步骤是：首先在Si 衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一薄层具有催化作用的金属（Au 、Fe 、Ni 、Ga 、Al ），然后进行升温加热，利用金属与Si 衬底的共晶作用形成合金液滴，该液滴的直径和分布于金属的自身性质、该液滴的直径和分布于金属的自身性质、衬底温度和金属层衬底温度和金属层厚度直接相关。
纳米线的制备方法及应用
法
成法
物理法：磁控溅射法、分子束外延法等
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ZnO纳米线的制备方法
磁控溅射法
电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞， 电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的 作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原 子（或分子）沉积在基片上成膜。 优点：牢固致密、高速低温，广泛用于工业生产多晶ZnO薄膜 缺点：靶刻蚀不均，高真空、设备较昂贵
a Zn2+ + OH-
+
b
+
c
+
微乳液法示意图
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ZnO纳米线的制备方法
水热合成法
在密封的压力容器 (高压釜)中，水为溶 剂，在高温高压的 条件下进行的化学 反应。
优点：设备过程简 单，反应条件易控 制，反应速率快， 产物纯度高，粒径 易控制
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ZnO纳米线的应用前景
发光二极管(LED)
发光二极管没有灯丝，产热少，寿 命长，是由半导体材料里的电子移 动而使它发光，发光颜色与半导体 的带隙有关。
发光二极管原理
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ZnO纳米线的应用前景
太阳能电池 通过光电效应产生电力输出的半导体器件
模板合成法示意图
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ZnO纳米线的制备方法
电化学合成 法
电场作用下，以锌盐为电解液，利用氧化还原反应，使 溶液中的Zn2+离子沉积到阴极得到所需ZnO薄膜。 优点：室温进行、参数(电流、电压等)可控、设备简单 缺点：薄膜多为多晶态或非晶态，性能不高，难制备复 杂组成的薄膜
水热法制备纳米线阵列综述
水热法制备锥状ZnO纳米线阵列及其光电性研究水热法制备锥状ZnO纳米线阵列及其光电性研究摘要ZnO是一种在光电领域中具有重要地位的半导体材料。
采用聚乙二醇(PEG(2000))辅助的水热合成法制备出了粒径较为均匀的锥状氧化锌纳团线阵列, 并用SEM、XRD对其进行了表征。
实验结果表明,表面活性剂(PEG22000)和氨水的加入量对ZnO纳米线阵列的形貌有直接的影响;分析出了不同体系中的化学反应过程及生长行为，研究了衬底状态、生长溶液浓度、生长时间、pH值等工艺参数对薄膜生长的影响，并对薄膜柱晶等特殊形貌晶体的生长机理进行了探讨。
研究表明：薄膜的晶粒成核方式主要为异质成核，柱晶的生长方式为层-层生长。
生长的ZnO柱晶的尺寸和尺寸分布与晶种层ZnO晶粒有着相同的变化趋势。
随着生长液浓度的增加，ZnO棒晶的平均直径明显增大。
生长体系长时间放置，会导致二次生长，形成板状晶粒。
NH3·H2O生长系统，可以调节pH值来控制薄膜的生长。
对于碱性溶液体系，ZnO合适的生长温度为70~90℃，通过调节温度，可以改变纳米棒的生长速率。
关键词：ZnO薄膜,低温,水热法,薄膜生长HYDROTHERMAL SYNTHESIS OF ZnO NANOWIRE ARRAYSCONE AND OPTOELECTRONICRESEARCHABSTRACTZnO is an important area in the status of photovoltaic semiconductor material.Polyethylene glycol (PEG (2000)) assisted hydrothermal synthesis were prepared by a more uniform particle size of zinc oxide nano cone line array group and use SEM, XRD characterization was carried out. The results show that surfactant (PEG22000) and ammonia addition on the morphology of ZnO nanowire arrays have a direct impact; analyze the different systems of chemical reactions and growth behavior of the state of the substrate, growth concentration, growth time, pH, and other process parameters on film growth, and morphology of thin film transistors and other special column crystal growth mechanism was discussed. The results show that: the film grain nucleation is mainly heterogeneous nucleation, crystal growth patterns column for the layer - layer growth. The growth of ZnO crystal size and column size distribution of ZnO grain and seed layer have the same trend. With the increase in the growth of concentration, ZnO rods significantly increased the average diameter of crystal.Growth system extended period of time will lead to secondary growth, the formation of tabular grains. NH3 • H2O growth system, you can adjust the pH value to control the film growth. The alkaline solution system, ZnO is a suitable growth temperature 70 ~ 90 ℃, by adjusting the temperature, can change the growth rate of nanorods.Key words：ZnO films, low temperature, hydrothermal method, thin film growth目录中文摘要 (i)Abstract (ii)第一章绪论............................................................................... (1)1.1..纳米科技 (1)1.1.1纳米材料的结构单元 (1)1.1.2纳米材料的特性 (2)1.2纳米ZnO材料的特性 (4)1.2.1 ZnO的晶体结构 (4)1.2.2 ZnO的光电性能 (5)1.2.3 ZnO的紫外受激发射 (6)1.3 ZnO纳米材料的应用 (7)1.3.1表面声波（SAW）1.3.2半导体紫外激光器 (11)1.3.3太阳能电池 (11)1.3.4 表面型气敏器件 (12)1.3.5缓冲层和衬底 (13)第二章溶胶一凝胶成膜原理及实验方法..................……2.1引言..................··········……2.2溶胶一凝胶技术的特点 (17)2.3煅烧和烧结2.4溶胶一凝胶法制备薄膜的常用方法 (20)旋涂法.......................……浸涂提拉法...................……2.5影响因素 (21)2.5.1水解度 (21)2.5.2溶胶浓度..................................，. (21)2.5.3温度 (22)2.5.4催化剂 (22)2.6试剂及仪器设备 (22)2.6.1试剂的选用 (22)2.6.2实验器材 (23)2.7薄膜的制备过程 (23)2.7.1基片的清洗 (23)2.7.2旋涂法镀膜 (25)2.7.3干燥和热处理 (25)2.8几种主要的分析方法简介 (26)2.8.IX射线衍射分析 (26)2.8.2荧光分光光度法 (26)2.8.3紫外一可见分光光度法 (26)2.8.4原子力显微分析 (27)2.8.5扫描电子显微分析 (27)第一章绪论1.1纳米科技“纳米”是一个尺度的度量，最早把这个术语用到技术上的是日本在1974年底，但是以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代，它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1-100 nm范围。
氮化硅纳米线的制备与应用
氮化硅纳米线的制备与应用氮化硅（SiN）纳米线是一种非常有应用价值的新材料，它具有很高的导电性和机械强度，同时也具有良好的光学性质和化学惰性，因此被广泛研究和应用。
本文将介绍氮化硅纳米线的制备方法和应用领域。
一、氮化硅纳米线的制备方法氮化硅纳米线可以通过多种方法制备，其中最常用的方法是气相沉积和溶胶-凝胶法。
气相沉积是一种通过将氮化硅前体分子在高温下分解生成纳米粒子，然后在其上形成纳米线的方法。
该方法有两种变体，即热蒸发法和化学气相沉积法。
热蒸发法是在真空中将氮化硅前体分子蒸发并沉积至基底上，形成纳米线。
在化学气相沉积法中，氮化硅前体分子被输送到反应室中，并在高温下分解成Si和N原子，再在基底表面上生长成纳米线。
溶胶-凝胶法是一种基于水热反应的方法，其过程类似于化学气相沉积法。
先将氮化硅前体分子溶解在溶剂中，然后将其晶化生成固态凝胶，在高温下热处理，形成SiN纳米线。
二、氮化硅纳米线的应用领域氮化硅纳米线作为一种新型的纳米材料，具有广泛的应用领域。
1. 光电领域氮化硅纳米线可以作为太阳能电池中的材料，具有高光吸收率、高载流子迁移率、良好的稳定性等优点。
同时，氮化硅纳米线还可以用于制备发光二极管（LED）和激光二极管（LD）等器件，其性能和效率都非常优异。
2. 传感器领域氮化硅纳米线的高导电性和化学稳定性，使其成为了一种优秀的传感器材料。
例如，氮化硅纳米线可以用于制作气体传感器，检测环境中的氧气、氮氧化物等气体成分。
此外，氮化硅纳米线还可以用于生物传感器，对于检测血糖、蛋白质等生物分子具有重要作用。
3. 储能领域氮化硅纳米线作为储能材料也有很好的应用前景。
由于其高导电性、机械强度和化学稳定性，氮化硅纳米线可以用于超级电容器、锂离子电池等储能设备的制备，具有很高的能量密度和循环寿命。
4. 其他领域氮化硅纳米线还可以用于制备场发射器件、催化剂等领域。
场发射器件是一种基于场致发射原理制成的器件，其在显示器、伏安计等电子设备中得到了广泛应用。
纳米线的制备方法
纳米线的制备方法纳米线是一种具有特殊结构和性质的纳米材料，具有很大的应用潜力。
制备纳米线的方法有很多种，包括物理法、化学法和生物法。
本文将介绍其中几种常见的方法。
物理法是制备纳米线的一种常用方法，主要有拉伸法和电化学光学束法。
拉伸法是指通过拉伸金属等材料使其横截面减小，从而得到纳米线。
这种方法适用于一些金属材料，如金、银等。
在拉伸过程中，金属原子的运动会受到限制，从而形成纳米尺寸的纳米线。
电化学光学束法是一种将高能离子束聚焦在金属靶上的方法，通过离子束撞击金属靶材料，使其获得高能量并形成纳米线。
这种方法不仅适用于金属材料，还适用于半导体材料等。
通过调整离子束的能量和角度，可以控制纳米线的直径和长度。
化学法是制备纳米线的另一种重要方法，其中包括溶胶-凝胶法、气相沉积法和溶液法。
溶胶-凝胶法是一种将溶胶（亚微米尺度的颗粒）通过凝胶化反应形成纳米线的方法。
这种方法通过调控反应条件和控制溶胶的粒径，可以得到不同直径和长度的纳米线。
气相沉积法是一种将气体中的原子沉积在基底上形成纳米线的方法。
在这种方法中，金属或半导体的源材料被加热到高温，然后通过反应堆引入气体，使气体中的原子与源材料反应并沉积在基底上。
通过控制反应条件和基底温度，可以得到纳米尺寸的纳米线。
溶液法是一种将溶液中的金属或半导体原子聚集在一起形成纳米线的方法。
这种方法是通过调控溶液中的化学反应条件和控制溶液中原子的聚集程度，可以得到纳米尺寸的纳米线。
溶液法具有制备简单、成本低等优点，是一种常用的制备纳米线的方法。
生物法是一种利用生物体内的生物分子和生物体系生成纳米线的方法。
例如，利用细菌或其他微生物的代谢活性，可以在其表面生成金属或半导体纳米线。
这种方法具有制备过程简单、环境友好等优点。
通过调控生物体系中的生长条件和控制生物体对原料的代谢能力，可以得到纳米尺寸的纳米线。
综上所述，制备纳米线的方法有物理法、化学法和生物法等多种方法。
不同的方法适用于不同的材料和应用需求。
金属纳米线材料的制备及其应用研究
金属纳米线材料的制备及其应用研究近年来，随着纳米技术的发展，金属纳米线作为一种重要的纳米材料得到了广泛研究和应用。
金属纳米线具有较高的比表面积和可调谐的光学和电学性质，可用于生物传感器、太阳能电池、透明导电材料等多个领域。
本文将重点讨论金属纳米线材料的制备及其应用研究。
一、金属纳米线材料制备方法1. 模板辅助法模板辅助法是一种常用的金属纳米线制备方法。
通常使用无机模板（如氧化铝、氧化钛等）或有机模板（如聚酯、聚丙烯等）制备金属纳米线。
具体制备步骤为先在模板中孔洞中沉积金属或金属化合物，然后通过热处理或化学还原等方法去除模板，最终获得金属纳米线。
该方法简单易行，具有较高的可控性和可重复性。
2. 直接拉伸法直接拉伸法是一种自下而上的金属纳米线制备方法。
该方法的原理是通过在单晶或多晶金属材料的表面划出一定长度，然后用显微镜或扫描电子显微镜控制拉伸方向和力度，最终获得精细的金属纳米线。
该方法制备得到的金属纳米线具有极小的直径、高度的结晶质量和优异的机械性能。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种高温、高真空条件下的金属纳米线制备方法。
一般采用金属原子或化合物受热或放电等方法，将其气相沉积到基板表面形成金属纳米线。
该方法可以在大量的基板上制备大面积的金属纳米线，并可以通过控制沉积温度和沉积速度等条件，实现对金属纳米线尺寸和形貌的可控制备。
二、金属纳米线材料应用研究1. 生物传感器金属纳米线作为生物传感器的研究热点之一，主要是因其高灵敏度和选择性。
金属纳米线表面的银或金等金属可以与生物分子相互作用，从而检测出生物分子的存在和浓度。
研究人员通过调整金属纳米线表面修饰功能等方式，将其应用于病原检测、基因检测等领域。
2. 透明导电材料由于金属纳米线的优异的电学性能（如高透过率、低电阻率等），它们对于透明导电材料有着重要的应用。
金属纳米线未来有望成为取代ITO（氧化铟锡）的主要备选材料，应用领域涵盖了晶体管、电子信封、平板显示器和有机光电子器件等。
金属DNA纳米线的制作方法
２ 直接沉 积法 ．
子直 接沉 积 在 已经 固 定好 的 ＤＮ Ａ 模
板上 的 方法 。
１ Ｄ Ａ模板金属 纳米线 制备 原 ． Ｎ
理
目前 来 讲 ， 制 备 金 属 纳 米 线 的 方 法 主 要 有 ：直 接 沉 积 法 、 光 诱 导
２ ０ 年 Ｇ ａ ［ 人直接将 银 ０８ ｅＢ ｎ ２ １ 等
改善 了 ＤＮ Ａ 的 物 理 和 化 学 特 性 ，火
大 提 高 了 Ｄ Ｎ Ａ 的 导 电性 和 热 稳 定
性 。实验 中常用 的 Ａｕ ｇ ｕ 、Ａ 、Ｃ 、Ｎ 、 ｉ Ｐｄ、Ｐ 、ＣＯ等 金 属材 料 ， 由于具 有 ｔ
良 好 的 光 学 、 电 学 和 磁 学 方 面 的 特
属 离 子 与 Ｄ Ｎ 结 合 ，带正 电 的 金 属 Ａ
度 均 有 选 择 性 ，且 Ｄ ＮＡ 分 子上 颗 粒 排 列 不 紧 密 ，分析 原 因 ：首先 ，ＡＰＳ
处 理 的 云 母 表 面 本 身 带 有 微 弱 的 正 电 ， 带 正 电 的 银 颗 粒 受 到 表 面 斥 力 作 用 而远 离 ＤＮＡ 模 板 ，同时 ，ＤＮＡ
覆盖 在 ＤＮＡ 周 围Ｉ 。 由 于 实 验 方 法 不 同 、 实 验 条 件
不 同 、实 验 过 程 不 同 ，得 到 的 金 属 纳
性 而 成 为 制 备 金 属 纳 米 线 的 首 选 材 料 。研 究表 明 ，以 Ｄ Ｎ 为模 板 制 备 Ａ 金 属 纳 米 线 是 一 种 简 便 、 高 效 的 技
Ｄ Ｎ Ａ 上 的 被 还 的 纳 米 线 ， 如 果 照射 时 间 太 长 ，ＤＮ Ａ 上 被 还 原 的 颗 粒 太 多 ，以 至 于 形 成 的纳 米 线 不规 整 ，如 图 ２ ａ所 示 。ＤＮＡ 浓 度 对 纳 米 线 结 构 也 有 很 大 影 响 ， 溶 液 中 的 ＤＮＡ 过 多 ，ＤＮＡ 上 吸 附 的金 属 离 子
用VLS方法制备纳米线
Alfredo M. Morales, Charles M. Lieber, Science. 279, 5348(1998) 学习文档
VLS制备ZnO纳米线—装置图
Peidong Yan学g习,文e档t. al., Adv. Funct. Mater., 12, 5(2002)
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第二部分：
VLS生长模型
7/28/2021
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VLS生长模型
力学平衡
PL PV LVLV
PS PV
PL Ps 液 S i扩 散 固
表面能
LSsinLSLVsinL V SV LScosLSLVcosLV0
界面夹 LS,角 LV
Steven M. Roper, Stephen H. Davis et. al., J. Appl. Phys. 102,034304 (2007)
102,034304 (2007)
R. S. Wagner and W. C. Ellis, Applied Physics Letters. 4, 5 (1964) Alfredo M. Morales, Charles M. Lieber, Science. 279, 5348(1998) Md. Shofiqul Islama, et. al., Journal of Crystal Growth. 306 (2007) 276–
第四部分：
其它纳米线制备
Ge、 ZnO、 a-Al2O3、SiC、BeO、GaAs……
7/28/2021
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VLS制备Ge纳米线
A)纳米线顶部 纳米团簇 （标尺:9nm） B) Ge纳米线 φ＝5.0 ± 0.6 nm （标尺:5nm） C) B图像黑色窗口的高分辨TEM像 （标尺:1nm）
纳米线及纳米棒的制备及应用
纳米线及纳米棒的制备及应用随着科技的发展，纳米技术逐渐得到广泛应用，其中，纳米线和纳米棒是应用广泛的一种。
本文将介绍纳米线及纳米棒的制备及应用。
一、纳米线的制备纳米线可以通过多种方式制备，包括化学气相沉积、分子束外延等物理方法，也可以通过湿合成法和电沉积法等化学合成方法制备。
其中，湿合成法和电沉积法已经成为制备纳米线的主流方法。
湿合成法是利用化学反应，在溶液中制备出纳米线。
这种方法广泛应用于金属氧化物、半导体等材料的制备。
其制备过程需控制好反应温度、溶液配方和反应时间等因素，以获得更纯净、更稳定和更长的纳米线。
电沉积法则是利用电化学反应，在电极表面制备纳米线。
通过调控电解质溶液中的化学物质浓度、电位等条件，可以制备出具有不同形态和性质的纳米线。
二、纳米棒的制备纳米棒的制备方法与纳米线类似，也包括物理方法和化学方法。
化学合成法是制备纳米棒的主要方法之一，其制备过程基于一系列的化学反应形成。
常用的纳米棒制备方法包括硫代化学法、水热法和电沉积法等。
硫代化学法是利用硫代硫酸氢盐和硫化剂，在高温下制备纳米棒。
水热法是在水热反应条件下制备纳米棒，其优点在于环境友好，易于控制。
电沉积法可以制备非常纯净和高品质的金属或半导体纳米棒。
三、纳米线及纳米棒的应用纳米线及纳米棒有着广泛的应用，包括电子学、生物学、传感器等领域。
在电子学领域，纳米线和纳米棒可以用作场发射器、液晶显示器、太阳能电池等电子器件的重要组成部分。
因其具有较小的尺度、高电子迁移率和光催化活性，使其在电子器件中的应用广泛。
在生物学领域，纳米棒和纳米线被广泛应用于生物检测、细胞成像和基因递送等方面。
纳米棒和纳米线的表面经过修饰后，可以与不同的生物分子特异性结合，从而实现生物识别和治疗等功能。
在传感器方面，纳米棒和纳米线的高比表面积和特殊形态，使其具有很好的化学和物理特性，使其成为传感器领域热门材料之一。
例如，纳米棒和纳米线可以用于气敏传感器、生物传感器和光学传感器等。
化学中的有机纳米线制备技术
化学中的有机纳米线制备技术随着社会科学技术的不断进步，化学领域的研究也在不断地深入发展。
化学中有机纳米线制备技术的诞生则开辟了新的研究领域，成为了当前年轻一代科学家的研究热点。
下面，我将为大家介绍化学中的有机纳米线制备技术。
化学中的有机纳米线是一种新型的纳米结构，是指以非金属为主的纳米材料。
有机纳米线的制备技术主要包括化学合成方法、模板法及溶剂热法等。
化学合成方法是利用化学反应在溶液中进行合成，具有反应速度快、合成时间短以及合成成本低等优点。
通过化学合成方法合成的有机纳米线，表面往往存在一些功能基团，这使得有机纳米线在生物医学、传感器等领域具有广泛应用。
另一种制备有机纳米线的方法是模板法。
使用均匀分布的纳米粒子作为模板，在其表面进行化学反应，制备出特定形状的管状结构。
利用模板法制备的有机纳米线，形状和尺寸都比较规则，有机分子的导电性、荧光性质以及化学反应性等都得到了重要的开发。
溶剂热法则是以有机化合物为原料，在溶剂中控制温度和时间，制备出具有特定形状和尺寸的有机纳米线。
溶剂热法技术相较于其他技术，优势在于制备过程简单、容易控制。
如果掌握好这三种有机纳米线制备方法，并进行适当的组合应用，就能够制备出不同形状的有机纳米线。
有机纳米线作为一种特殊的纳米材料，其性质和应用远不仅限于传统金属电子器件，如热电材料和染料敏化太阳能电池等应用领域皆可大步迈进。
化学合成方法、模板法及溶剂热法是有机纳米线制备技术现在常用的三种方法。
每种方法都有着自己的独特之处，可以根据不同要求灵活选择，尤其是在生物医学、传感器等领域，有机纳米线制备技术的应用前景非常广阔。
总之，有机纳米线制备技术是一项既新颖又有趣的研究课题，在不断的发展中也迎来了更广阔的应用前景。
未来的研究将会注重在如何进一步提高制备有机纳米线的效率和质量，拓展其应用领域。
纳米线材料的制备与性能调控
纳米线材料的制备与性能调控纳米线材料在当今科技领域扮演着极为重要的角色。
其独特的结构与性能使其被广泛用于电子、光学、能源和生物医学等领域。
本文将探讨纳米线材料的制备方法以及如何调控其性能。
一、纳米线材料的制备方法1. 气相法制备气相法是最常用于制备纳米线材料的方法之一。
其中，化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是最为常见的技术手段。
该方法通过在高温下将气体中的原料分子进行化学反应，沉积在基底上形成纳米线结构。
2. 液相法制备液相法制备纳米线材料的过程简单易行。
其中，溶胶-凝胶法（Sol-Gel）是一种常用的液相制备方法。
该方法通过将溶胶与凝胶的转变过程控制在合适的条件下，形成纳米线材料。
此外，溶剂热法（Solvent Thermal）也是一种常见的液相制备方法。
3. 电化学法制备电化学法制备纳米线材料具有简单、灵活的特点。
其中，阳极氧化法（Anodic Oxidation）是常见的一种电化学制备方法。
该方法通过在适当的电解液中进行电化学腐蚀，使金属基底上生成纳米线结构。
二、纳米线材料的性能调控1. 外形控制纳米线材料的外形对其性能具有重要影响。
通过控制纳米线的尺寸、形状和表面结构，可以调控其电学、光学、力学等性能。
例如，调控纳米线的直径可以改变其导电性，调控纳米线的形状可以改变其吸光性能。
2. 结构调控纳米线材料的内部结构也是调控其性能的关键。
可以通过控制纳米线的合金组成、晶格结构和结晶方向等方式，来调控其导电、光催化、力学强度等性能。
3. 成分控制纳米线材料的成分对其性能具有重要影响。
通过引入掺杂原子或添加特定元素，可以改变纳米线的能带结构、光吸收能力和化学反应活性等。
例如，在二氧化钛纳米线中引入氮杂质可以提高其光催化性能。
4. 界面调控纳米线材料通常存在着丰富的界面，通过调控纳米线与基底之间的界面性质，可以改变纳米线的电子传输行为、光学性质和力学强度等。
制备纳米线材料的新方法研究
制备纳米线材料的新方法研究纳米线材料是一种细长且非常细小的材料，是由大约几十至几百个原子组成的纤细线状物。
由于它们具有很强的机械、电学和光学性质，纳米线材料在现代科技领域中拥有许多应用。
为制备高质量的纳米线材料，科学家们一直在探索新的方法。
本文将介绍一些最近研究的新方法，向读者展示纳米线材料的不同制备方法及其各自的优点。
电子束光刻制备纳米线由电子束光刻制备纳米线材料是一种非常有效的方法，它采用基于光刻的技术，使用了高能电子束辐射，从而使光敏剂敏感电子区分解并生成纳米线材料。
这种方法的一个优点是可以在几个纳米到数百纳米范围内制备出各种不同类型的纳米线，同时还能够实现微观图案化控制，生产出非常复杂的微纳结构。
此外，这种方法可扩展性强，生产量大，因此成本相对较低。
但是，使用电子束光刻制备纳米线的工艺流程复杂，需要的制备设备也比较昂贵。
因此，这种方法更适合于用于小规模或高端应用中。
溶胶凝胶法制备纳米线在溶胶凝胶法中，将一种或多种溶液混合并加热至一定温度下制备出纳米线材料。
通常使用的溶液包括一些有机或无机前体，其中含有金属或其他原子。
与电子束光刻不同，这种方法不需要昂贵的仪器，也可以大规模生产。
此外，这种方法还可以制备出相对较长的纳米线，从而实现更广阔范围的应用。
溶胶凝胶法有一个限制因素。
对它应用或生产的最终材料的性质会受到纳米线内部结构变化的影响。
因此，这种方法最适合制备机械或光学性能不太要求且较为简单的纳米线。
金属有机沉积法制备纳米线金属有机沉积法是另一种用于大规模生产纳米线的制备方法。
相比于其他制备方法，这种方法在制备高质量纳米线方面非常有效。
这种方法可以生产出非常稳定的纳米线，并提供独特的成长条件和控制。
同时，金属有机化合物也是一种通用材料，广泛应用于多个类型的纳米线结构中。
在金属有机化合物领域，已经找到了制备三种不同类型纳米线的新材料，分别为MnOx、TiO2和NiO。
这些新材料人们可以利用它们的特殊性质，以制备出纳米线，并为电池技术和催化剂设计开辟了新的方向。
纳米线的制备综述
现代材料制备技术期末报告姓名：翁小康学号：12016001388专业：材料工程教师：朱进2017年6月24日Si纳米线的制备方法总结及其应用摘要：Si纳米线是一种新型的一维纳米半导体材料，具有独特的电子输运特性、场发射特性和光学特性等。
此外，硅纳米线在宽波段、宽入射角范围内有着优异的减反射性能以及在光电领域的巨大应用前景。
传统器件已不满足更快更小的要求，因此纳米线器件成为研究的热点。
关于硅纳米线阵列的制备方法，本文主要从“自下而上”和“自上而下”两大类出发，分别阐述了模板辅助的化学气相沉积法、化学气相沉积结合Langmuir-Blodgett技术法和金属催化化学刻蚀法等方法。
最后介绍了Si纳米线在场效应晶体管、太阳能电池、传感器、锂电池负极材料等方面相关应用。
关键词：Si纳米线；阵列；制备方法；器件应用0 引言近年来，Si纳米线及其阵列的制备方法、结构表征、光电性质及其新型器件应用的研究，已成为Si基纳米材料科学与技术领域中一个新的热点课题。
人们之所以对Si纳米线的研究广泛关注，是由于这种准一维纳米结构具有许多显著不同于其他低维半导体材料的电学、光学、磁学以及力学等新颖物理性质，从而使其在场发射器件、单电子存储器件、高效率激光器、纳米传感器以及高转换效率太阳电池等光电子器件中具有重要的实际应用[1]。
硅纳米线阵列( silicon nanowires arrays，简称SiNWs阵列) 是由众多的一维硅纳米线垂直于基底排列而成的，SiNWs阵列与硅纳米线之间的关系如同整片森林与单棵树木一样，它除了具有硅纳米线的特性外，还表现出集合体的优异性能：SiNWs阵列独特的“森林式”结构，使其具有优异的减反射特性，在宽波段、宽入射角范围都能保持很高的光吸收率，显著高于目前普遍使用的硅薄膜。
例如，对于波长300—800 nm的光，在正入射的情况下，硅薄膜的平均光吸收率为65% ，而SiNWs阵列的平均光吸收率在80% 以上；在光入射角为60°时，硅薄膜的平均光吸收率为45%，而SiNWs阵列的平均光吸收率达70%［2］。
纳米线的制备与应用
纳米线的类型
• 根据组成材料的不同，纳米线可分为不 同的类型，包括金属纳米线（如：Ni，Pt， Au等），半导体纳米线（如：InP，Si， GaN 等）和绝缘体纳米线（如：SiO2， TiO2等）。分子纳米线由重复的分子元组 成，可以是有机的（如：DNA）或者是无 机的（如：Mo6S9-xIx）
纳米线的应用
• 1 制造电子设备：截至2014年，纳米线仍然处于试
验阶段。不过，一些早期的实验显示它们可以被用于下一 代的计算设备，纳米线交叉可能对数字计算的将来很重要。 2 太阳能转换: 纳米线能够将太阳光自然聚集到晶体中 一个非常小的区域，聚光能力是普通光照强度的15倍。这 有助于提高太阳能的转换效率，从而使得基于纳米线的太 阳能电池技术得到真正的提升。
CVD
• 化学气相沉积法(CVD)主要是利用所需制 备元素的一种或几种气相化合物或单质在 衬底表面上进行化学反应生成纳米材料。 其材料的制备过程包括：气体的扩散、反应 气体在衬底表面的吸附、表面反应、成核 和生长、气体解吸和扩散挥发等步骤
热气相沉积法
• 以SiO为原料，Ar为保护气体，将硅源放入高温 管式炉中加热至1200 ℃，于920~950 ℃处发生 气相沉积合成了直径6~28 nm，长约1 mm的硅纳 米线。研究发现，产物随着Ar压强和SiO升华温 度增大而增大，且在适宜的沉积温度下其产率高 于10 mg/h。Feng等人[11]采用简单化学气相沉积 法，以Ar为保护气体，在1200 ℃下在置有热压靶 的石英管内成功获得了长约几十到上百微米、直 径为12~18 nm的硅纳米线。研究表明：气压和催 化剂对纳米线的生长起了关键性的作用。
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现代材料制备技术期末报告姓名：***学号：***********专业：材料工程教师：**2017年6月24日Si纳米线的制备方法总结及其应用摘要：Si纳米线是一种新型的一维纳米半导体材料，具有独特的电子输运特性、场发射特性和光学特性等。
此外，硅纳米线在宽波段、宽入射角范围内有着优异的减反射性能以及在光电领域的巨大应用前景。
传统器件已不满足更快更小的要求，因此纳米线器件成为研究的热点。
关于硅纳米线阵列的制备方法，本文主要从“自下而上”和“自上而下”两大类出发，分别阐述了模板辅助的化学气相沉积法、化学气相沉积结合Langmuir-Blodgett技术法和金属催化化学刻蚀法等方法。
最后介绍了Si纳米线在场效应晶体管、太阳能电池、传感器、锂电池负极材料等方面相关应用。
关键词：Si纳米线；阵列；制备方法；器件应用0 引言近年来，Si纳米线及其阵列的制备方法、结构表征、光电性质及其新型器件应用的研究，已成为Si基纳米材料科学与技术领域中一个新的热点课题。
人们之所以对Si纳米线的研究广泛关注，是由于这种准一维纳米结构具有许多显著不同于其他低维半导体材料的电学、光学、磁学以及力学等新颖物理性质，从而使其在场发射器件、单电子存储器件、高效率激光器、纳米传感器以及高转换效率太阳电池等光电子器件中具有重要的实际应用[1]。
硅纳米线阵列( silicon nanowires arrays，简称SiNWs阵列) 是由众多的一维硅纳米线垂直于基底排列而成的，SiNWs阵列与硅纳米线之间的关系如同整片森林与单棵树木一样，它除了具有硅纳米线的特性外，还表现出集合体的优异性能：SiNWs阵列独特的“森林式”结构，使其具有优异的减反射特性，在宽波段、宽入射角范围都能保持很高的光吸收率，显著高于目前普遍使用的硅薄膜。
例如，对于波长300—800 nm的光，在正入射的情况下，硅薄膜的平均光吸收率为65% ，而SiNWs阵列的平均光吸收率在80% 以上；在光入射角为60°时，硅薄膜的平均光吸收率为45%，而SiNWs阵列的平均光吸收率达70%［2］。
这对于硅材料在太阳能高效利用方面，具有十分重要的意义。
本文将对国内外关于硅纳米线阵列的制备及其在光电领域应用的研究进展进行系统阐述。
1 Si纳米线阵列的制备方法近年来，为制备有序的SiNWs阵列，研究者先后开发出多种制备方法，这些方法大体上可分为两类：“自下而上( bottom-up )”和“自上而下( topdown)”。
前者是从原子或分子出发控制组装成SiNWs阵列；而后者则是从体硅(硅片)出发，经化学刻蚀制得。
1.1 自下而上目前，“自下而上”的制备方法，主要是激光烧蚀沉积，化学气相沉积法( chemical vapor deposition，CVD)与有序排列技术相结合及热蒸发等。
CVD法是利用气态或蒸气态物质在气相或气固界面上反应生长固态沉积物的方法。
该法直接在衬底上生长的硅纳米线是杂乱的［3］，需要结合有序排列方法或技术实现有序SiNWs阵列的制备。
例如，CVD与模板法结合、CVDLangmuir-Blodgett技术结合等。
1.1.1 激光烧蚀沉积利用LAD制备纳米线的过程一般是根据欲制备的材料与其催化组分形成共晶合金的相图，按一定比例混合配置成靶材料，根据共晶温度调整激光辐照能量密度和控制材料的凝聚条件，便可获得欲制备的纳米线。
该方法中激光的作用主要是作为热源，使靶材在激光辐照作用下加热融化并蒸发为气态。
这种方法具有工序简单，所生长的纳米线纯度较高、直径均匀和能够实现材料的快速冷凝等特点，但它的不足是设备比较复杂昂贵，产品成本较高，不便于产业化制备。
1.1.2 模板辅助的CVD法模板在纳米线生长过程中起到了限定纳米线的直径、生长位置和生长方向的作用。
Zhang 等[4]使用具有紧密排列的六角形纳米孔道的氧化铝作为模板，先在模板的孔道中电化学沉积金粒子，然后在金粒子的催化下CVD法高温分解硅烷生长硅纳米线，成功地合成了单晶硅纳米线有序阵列，硅纳米线直径与模板孔道直径一致。
Shimizu等［5］利用电子束蒸发法先在Si( 100)表面镀一层Al 膜并通过阳极氧化形成多孔结构，而后用磷酸除去Si表面的SiO2层，再在孔道内无电沉积Au 粒子作为催化剂，最后利用超真空CVD分解硅烷气体，生长出了晶向为Si( 100 ) 的SiNWs阵列，制备过程见图1。
图1 氧化铝模板法合成SiNW s阵列示意图[5]1.1.3 CVD 结合Langmuir-Blodgett 技术Lieber等[6]采用CVD与Langmuir-Blodgett技术结合的方法，自下而上成功地构筑了排列整齐的平行和交叉的SiNWs阵列。
他们首先利用CVD法合成硅纳米线，再将硅纳米线分散在非极性溶剂中配制成纳米线悬浮液，而后将悬浮液分散在Langmuir-Blodgett 槽中，压缩液膜使纳米线平行排列，将其转移到平坦的衬底上，再将另一个平行排列的纳米线阵列膜采用平板压印技术十字交叉地堆砌在第一层纳米线阵列膜上，如此往复，阵列膜逐层交叉堆砌，可形成十字交叉的多层纳米线阵列膜，工艺过程见图2。
图2 CVD结合Langmuir-Blodgett技术工艺流程图: ( a)CVD法合成的硅纳米线的悬浮液; ( b) 悬浮液分散在Langmuir-Blodgett槽中压缩; ( c) 阵列膜转移到平坦的衬底上形成平行排列的SiNWs阵列; ( d )十字交叉的SiNWs阵列［6］该法制成的平行SiNWs阵列有望用于制造高性能纳米线场效应管阵列；而十字交叉的阵列颇具吸引力，因为目前小尺度的交叉纳米线结节表现出特别的电学和光学特性，可望作为可编织纳米发光二极管的源极和计算机的基础元件使用［7］，具有很大的发展潜力。
1.1.4 热蒸发热蒸发是制备高纯Si纳米线最简单的方法，采用这种方法制备的Si纳米线具有产量大、纯度高、直径分布均匀、对环境无污染的优点，因而具有重要的实用推广价值。
然而，目前所制备的Si纳米线多呈杂乱分布，相互缠绕，而且存在较多的缺陷，例如，堆垛层错、孪晶等，从而影响了Si纳米线的性能测试和实际应用。
Feng等[8]采用物理蒸发的方法，利用质量分数为5％的Fe粉作为催化剂和质量分数为95％的Si粉混和后放置在石英管中，在温度为1200℃条件下，成功制备了直径分布均匀(13±3 nm)，长度为几十微米的Si纳米线。
其生长示意图及其所制备的Si纳米线，分别如图1a和b所示。
Si纳米线的生长可分为2个阶段：FeSi液滴的成核和长大，以及基于VIS机制的Si纳米线的生长。
首先在I区，Si和Fe原子被蒸发出来，它们与载气中的Ar原子碰撞而损失热运动能量，使Fe，Si蒸气迅速冷却成为过冷气体，促使FeSiz液滴自发成核．当载气将在区域I中形成的FeSi 液滴带入区域℃时，由于区域℃中的Si原子浓度相对较高，Fe—Si 液滴吸收过量Si原子将从液滴中析出并形成Si纳米线．在区域℃中，FeSi2保持液态，由于上述过程不断发生，可以使Si纳米线不断生长。
当载气将Si纳米线和与之相连的FeSi2液滴带出区域℃后，由于区域℃的温度低于T2(FeSi2液滴的凝固温度)，液滴将凝固成FeSi2颗粒，于是Si纳米线停止生长．该方法的缺点是耗时较长，而且生长过程难于控制，这使其应用受到一定的限制。
图3 Si纳米线的生长示意图和TEM像 a. Si纳米线的生长示意图；b. Si纳米线的TEM 像1.2 自上而下传统的“自上而下”制备硅纳米线的方法中，如金属催化化学刻蚀法，溶液法及电化学法等虽能成功制备出大量的硅纳米线，却很难制备出有序排列的SiNWs 阵列。
目前，“自上而下”制备有序SiNWs 阵列的主要方法是朱静课题组[9]首创的金属催化化学刻蚀法，该法在常温常压、金属纳米粒子的催化作用下，利用刻蚀剂刻蚀硅片，简单、快速地制备出大面积、高取向的SiNWs 阵列，且不受硅片晶型和晶向的限制[10]。
1.2.1 金属催化化学刻蚀法作为一种易操作、成本低、产率高的制备方法，金属辅助化学刻蚀法最先是D．Di mova— Mal i novs kaL以Al为催化剂在HF和HNO3水溶液中刻蚀Si实现的，并提出以模板沉积Ag膜可制备理想的si纳米结构。
主要步骤包括: ℃硅片的清洗和硅片表面H终端化:用HF浸泡硅片，使硅片表面形成Si—H键；℃硅片表面沉积金属Ag颗粒：H终端化的硅片浸入到HF和AgNO3的混合溶液中，在硅片表面沉积不连续的Ag颗粒薄膜；℃化学刻蚀硅片:将沉积了Ag颗粒的硅片浸入到刻蚀液中进行刻蚀，硅片表面上有Ag颗粒覆盖的位置将被逐渐刻蚀下去，没有Ag颗粒的位置保持原样;℃稀硝酸溶解除去Ag颗粒。
图4为Wong[11]等采用两步法刻蚀不同掺杂类型、不同晶向的硅片制得的SiNWs阵列。
图4 金属催化化学刻蚀不同掺杂类型、不同晶向的硅片制得SiNW 阵列的SEM 图: ( a)p-Si( 100) 轻掺杂; ( b)p-Si( 100) 重掺杂; ( c) 、( d) p-Si( 111) 轻掺杂; ( e) 、( f) p-Si( 111) 重掺杂; ( g) 、( h) n-Si( 100 ) 轻掺杂; ( i) 、( j) n-Si( 111) 轻掺杂［10］朱静课题组对金属催化化学刻蚀法的机理进行了深入的研究，并最早提出了该法的化学反应机理（图5）[9]。
第一步:沉积Ag的机理。
硅片表面经HF处理后形成大量的Si—H键，Si—H具有较强的还原性，Ag+ 具有较强的氧化性，两者发生氧化还原反应，Ag+获得电子被还原成Ag 原子并以纳米颗粒的形式沉积在Si 片表面形成不连续的Ag颗粒薄膜。
第二步:刻蚀机理。
Ag粒子作为催化剂，Ag粒子下面的Si被刻蚀液中的氧化剂( 如H2O2) 氧化成SiO2并被HF溶解，导致Ag粒子下沉，因此，有Ag粒子覆盖的位置，Si被逐渐向下刻蚀形成“坑道”。
由于Ag颗粒薄膜是不连续的，相邻Ag粒子之间的空隙未被刻蚀，导致相邻的“坑道”之间形成硅纳米线。
刻蚀的总反应方程式如下:Si0 + 2H2O2 + 6F－+ 4H →［SiF6］2－+ 4H2O图5 金属催化化学刻蚀两步法制备SiNWs 阵列的机理: ( a)沉积Ag粒子:Ag +从Si 表面的Si—H键获得电子被还原成Ag粒子沉积在Si 片表面; ( b) Ag粒子为催化剂，Ag粒子下面的Si被氧化为SiO2；( c) Ag粒子下面的SiO2被溶解；( d) SiO2被溶解后Ag粒子下沉，持续向下刻蚀形成坑道，最终形成SiNW阵列1.2.2 多步纳米球模板结合金属辅助化学刻蚀方法该方法由杨杰老师提出，是一种简单易操作的制备有序硅纳米线的方法。