纳米技术及其应用第一章PPT课件

1. 绪 论
中国纳米技术国应内外用的纳米战略
• 全国范围
– 各个高等院校和研究所的大范围研究和专利 – 形成三百多家纳米企业 – 以“纳米”注册的企业近百家 – 数十条纳米材料生产线 – 资金约百亿元
1. 绪 论
纳米技术在其它国内国外的家纳米战略
• 韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 • 印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 • 德国：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全面
3. 氧化层的非均匀性。由于氧化层不均匀，所以通过薄的 地方，漏电流会很大。漏电流达到一定程度必然会影响 器件的功能。
4. 半导体掺杂的非均匀性 5. 纳电子器件之间存在强烈的相互影响
6. ……
如何解决以上各种问题？ 纳米技术基础理论！
内容安排
1、绪论
2、基础部分
纳米结构单元 纳米微粒的基础理论 纳米微粒的特性 介观系统中的量子干涉现象
发展趋势 The Si Story
Scaled-down Devices —Scaled-up performance
小尺寸和高集成度带来的问题
1. 热耗散问题。随着器件缩小和集成电路密度提高，散热 问题会越来越严重。因此必须限制集成电路的热功率， 限制电路密度，因为过热会引起电路的故障。
2. 氧化层厚度减小。当氧化层厚度薄到一定尺度就不能阻 止电子从栅极漏出。
1. 绪 论
➢1985年，Kroto等采用激光加热石墨并在甲苯中形成碳的
团簇，通过分析发现了C60和Ｃ70。
……
风起云涌！
1. 绪 论
纳米技术在国美内国外的纳米战略
• 是本世纪前10年几个关键领域之一 • “星球大战计划”、“政府关键技术”、“2005年战略
技术”。 • 2010年: 80万纳米科技人才， GDP 1万亿美元， 200万个
– 三菱化工建立了（富勒烯）纳米碳管生产线 – 自洁净玻璃、光催化净化水或空气
1. 绪 论
纳米技术在中国内国外的纳米战略
• “863计划”、“九五”、“十五”规划，成立了国家纳米技 术研究指导委员会
• 1993年，中科院可以操纵原子写字
1. 绪 论
中国纳米技术国应内外用的纳米战略
• 中科院系统
– “七五攻关”: 纳米碳化硅 – “八五863”: 纳米阻燃剂 – 纳米领带 – 超双疏性界面材料 – 防水、防油、防污、防褪色 – 纳米聚丙烯管材（高强度、抑菌功能）
1. 绪 论——什么是纳米？什么是纳米科学与技术？
1、纳米的概念
纳米是一个长度单位，符号为：nm
1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m
2、感受纳米尺度的大小
一根头发丝的直径 人体感觉细胞、大多数植物细胞 最小的红血球 细菌 病毒
约70000nm 几万纳米以上 约5000nm 约1000nm 几百纳米
组成自然界最小单位就是原子，量级为Å，1Å＝0.1nm 纳米尺度范围：0.1－100nm。
纳米科学与技术是在纳米尺度上（0.1－100nm） 研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性 的多学科的科学与技术。
纳米生 物学
纳米 化学
纳米加 工学
纳米物 理学
纳米 机械 学
纳米电子学
纳米材 料学
1. 绪 论
纳米技术及其应用
任课教师：赵丽丽
信息技术发展的趋势
• 当前信息技术的不断进步主要 归功于低价格、高速度、高密 度和高可靠的信息表述和处理 方式的进步
• 计算机技术取得成功的关键是 固体电子器件小型化和集成度 的持续不断提高
• 先进的多媒体技术和社会对信 息处理的需求都要求进一步减 小芯片的器件尺寸
黑作为墨的原料以及用于着色的染料，这就是最早
利 的纳米材料。
用
纳
米 ➢中国古代铜镜表面的防锈层，经检验是一层纳米
材 氧化锡颗粒薄膜。 料
1. 绪 论
➢1962年，日本科学家久保（Kubo）及其合作者通过对金属 超微粒子的研究，提出了著名的久保理论 。 ➢1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法，在高纯惰性气 体中蒸发和冷凝获得清洁表面的超微颗粒，对单个金属超微 颗粒的形貌和晶体结构进行了透射电镜研究。 ➢1970年，江崎和朱兆祥考虑到量子相干区域的尺度，提出 了半导体超微晶格的概念。 ➢1981年，发明了扫描隧道显微镜（STM）。 ➢1984年，德国的Gleiter教授等人首次用惰性气体凝聚法及 原位加压制成纳米固体，并提出了纳米材料界面结构模型。
• 美国总统布什2003.12.3日签署了《21世纪纳米 技术研究开发法案》，批准联邦政府在从2005 财政年度开始的4年中共投入约37亿美元，用 于促进纳米技术的研究开发。
1. 绪 论
纳米技术在日国内本外的纳米战略
• 1962年，久保(Kubo): 久保理论 • 国会：21世纪前20年的立国之本 • 著名大企业：纳米实用化技术的计划
就业机会 • 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 • 制定了“国家纳米技术倡议”：纳米材料；纳米电子学
、光电子学和磁学；纳米医学和生物学 • 美国基础研究负责人威廉姆斯说，纳米技术未来的应用
将超过计算机。
1. 绪 论
纳米技术在国美内国外的纳米战略
• 军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料
Table
1. 绪 论
名称
尺度数量级
人体感觉细胞 50—100μm
人卵细胞
100μm
大多数植物细胞 25—50μm
人体红细胞
27μm
最小的人体红血球 5μm
名称
细菌 病毒 蛋白质分子 DNA分子 分子、原子
尺度数量级
1μm 数百nm 数十nm 20nm (螺距3.4nm) 纳米级或埃级
1. 绪 论
3、制备与评估
量子点、量子线、量子阱简介 纳米微粒的制备 碳纳米管 纳米阵列的制备 纳米固体的制备与性能 纳米尺寸的评估
4、纳米测量学
纳米测量技术
5、应用
纳米材料的应用 纳米结构及纳米电子器件
Байду номын сангаас
第1章 绪 论
了解学习本课程的目的与意义
了解纳米技术的发展现状和应用前景
1. 绪 论
三个问题：
一、什么是纳米？什么是纳米科学与技术？ 二、纳米科技发展的机遇 三、纳米科学与技术的应用前景
人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机 器，而这较小的机器可以制作更小的机器，这样 一步步达到分子线度，即逐渐缩小生产装置，以 至最后直接按意愿排列原子，制造产品。
《在底部还有大量余地》
1. 绪 论
3、纳米材料发展历史
❖ 自然材料
❖ 人工材料
不
自 ➢1000多年前：中国古代利用燃烧蜡烛来收集的碳
觉 地