纳米薄膜材料

1.1 关于碳纳米管的研究进展
2000年，Lieber小组研制成功可用于分子计算机的基 于碳纳米管的非挥发性随机处理器。 2000年，美国斯坦福大学H.Dai等用单根半导体属性 的单壁碳纳米管制成化学传感器，可用来检测 NH 3 NO2 等气体分子，当置于这些气体分子中时，传感器电 阻将发生显著变化。基于碳纳米管阵列体系场发射 效应及场发射器件的研究也有大量报道。
纳米线缝衣鞋走路发电
1.2纳米线及相关的纳米器件 1.2纳米线及相关的纳米器件
(1)纳米线构成的器件以及p-n结等 美国UCLA的J.R.Heath等，以化学气相沉积 法合成了Si纳米线，并在Si衬底上用电子束刻蚀出 电子花样，连接纳米线，组装成p型三端插件。 哈佛大学的C.M.Lieber等，以B和P掺杂制备 的p型和n型Si纳米线，交叉搭成p-n结，显示出整流 效应。
1.1 关于碳纳米管的研究进展
(2)超碳纳米管的研究热潮 继2000年中科院物理所的谢思恩小组，首次制备 了直径为0.5纳米的单臂碳纳米管以来，超细碳纳米 管的研制工作不断取得新进展。日本NEC公司的 S.Iijima等，在不含催化剂的氢气氛中，在石墨棒电 弧放电的阴极产物中，发现了直径仅为0.4nm的单 臂碳纳米管，与此同时，香港理工大学的J.S.Chen 等在多孔 AlPO4 − 5 单晶分子筛孔洞中也制备出了 0.4nm的单臂碳纳米。
2.国内近期在准一维纳米材料的 国内近期在准一维纳米材料的 最新研究情况
2.1技术创新的几个方面 2.1技术创新的几个方面
(1)在制备方法上取得的重要突破 发展了超细碳纳米管的制备技术。电沉积高密 度金属片状厚膜的制备技术、有序模板与CVD、电 沉积相结合成半导体和金属微阵列的技术、硅衬底 上碳纳米管和纳米半导体定向生长技术，并成功制 备了各种准一维纳米材料和纳米结构材料； ①用苯热合成方法合成了多壁碳纳米管； ②光诱导下超双亲二元协调纳米结构的设计与制备 ③放声超双疏纳米结构二元协调界面的设计与合 ④ 1.2纳米线及相关的纳米器件
(1)纳米线构成的器件以及p-n结等 1999年日本NEC公司的 Y.Zhang等，以碳纳米管为模板 的固-固反应，制备了碳纳米管和 碳化物纳米棒的异质结，为未来 的异质纳米结构提供了模型。美 国微电子研究中心的H.Ahmed等， 在Si片上用电子束刻蚀，生长了 Si纳米线，组装成了两个单电子 二极管，可作为但电子检测器和 计数器。
纳米材料及纳米器件研究和发 展的前景
1.1 关于碳纳米管的研究进展
(1)基于碳纳米管的微工具 1999年，美国佐治亚理工学院的W.A.de Heer等利用 碳纳米管具有极高 的弹性极限与电磁共振原理，测得了飞克量级的病毒质量，制备了世界 上最小的纳米秤。 1999 1999年，美国联合信号公司的R.H.Baughman等用单壁碳纳米管制成致动 R.H.Baughman 器（actuator），其在电信号的刺激下，可以产生高于自然肌肉的应力 和高于高模量铁电体的应变，并且仅需要在低操作电压下工作，可望作 为人工肌肉的模型。
1.4 有关异质结构的新制备方法
对于异质结构的制备工作主要有两种途径。 其一是以碳纳米管为模板，在管内填充金属或半导 体，或在管外侧沉积金属或半导体。 另一种途径是根据在一定介质中悬浮的金属纳米棒、 纳米线，半导体纳米线以及碳纳米管等，可以在电 场的驱动下发生定向排列的现象，首先制备悬浮于 介质中的准一维结构，然后在适当的电场驱动下搭 成异质结。
1.1 关于碳纳米管的研究进展
(3) 碳纳米管性能的研究 佐治亚理工学院的Z.L.Wang等，用透射电子显微镜 原位分析，测定了多壁碳纳米管的尖端功函为 4.6~4.8eV，在直径14~55nm范围几乎不依赖直径 变化。哈佛大学的C.M.Lieber等，研究了金属碳纳 米管的能隙，发现“锯齿”形碳纳米管的能隙反比 于管半径的平方， “椅”形碳纳米管无能隙。对于 碳纳米管，电、磁、力、热学等性能的研究为将来 微型化，高性能，低损耗等方面的应用打下良好的 基础。
1.国际方面的最新研究进展
近几年来，国际上关于纳米材料和纳米结构的 研究出现了新的趋势：①准一维纳米材料包括碳纳 米管、纳米线、纳米丝和纳米电缆等，形成新的研 究热点；②纳米组装材料和纳米结构微阵列的制备 科学和技术的研究，出现了新苗头；③对于纳米材 料奇特物性起因的研究不断深入；④纳米材料和纳 米结构的应用研究不断引起了人们的重视，纳米材 料和纳米结构的制备技术和其他技术相结合，拓展 了人们创新的思路；⑤纳米膜及复合膜；⑥半导体 纳米量子点。
2.1技术创新的几个方面 2.1技术创新的几个方面
(2)在结构评估上取得了重要成果 ①在Si衬底上实现了半导体量子点、纳米管和纳米线 阵列生长，利用传统的磁控溅射和有序花样相结合。 ②利用气相输运催化法和有序模板方法，制备了半 导体准一维纳米线和纳米微阵列，并对结构进行了 表征。
2.1技术创新的几个方面 2.1技术创新的几个方面
1.2纳米线及相关的纳米器件 1.2纳米线及相关的纳米器件
(2)准一维体系的相变行为 美国麻省理工的M.S.Dresselhaus等，用化学 气相沉积法在多孔氧化铝模板中制备了单晶铋纳米 线阵列体系，在磁阻测试中发现了半金属—半导体 的相变行为。
1.3 特种结构、异质纳米复合结构 特种结构、
1999年日本ERATO的 Y.Kondo等，在高真空电子束轰击金 膜，制备了螺状多层纳米线，直径最 细可达0.6nm，为多层共轴纳米管构 成的幻数结构，其高的量子传导预期 可在量子器件中有所应用。 2000年美国Howard大学的M.He 等，直接以金属Ga和 NH 3气体反应制 备了GaN纳米管及纳米线。佐治亚理 工学院的Z.L.Wang等，用高温合成了 β -SiC- SiO x 的共轴及双轴纳米线结构，多层半导体异质结构量子阱材料 具有较高的弹性结构。