纳米器件物理与化学教育部重点实验室

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1、纳米器件物理与化学教育部重点实验室2009年度报告192009年度重点实验室总结报告重点实验室名称：纳米器件物理与化学教育部重点实验室实验室主任：彭练矛副主任：陈清，张锦学术委员会主任：解思深副主任：王占国，薛增泉，刘忠范填报人：陈清总结报告内容：一、研究水平与贡献实验室2009年继续围绕基于纳米材料的纳米器件开展研究，特别是在碳纳米管纳米器件和碳纳米管的可控制备方面取得了非常重要的成果：（1）结合高k绝缘栅材料（HfO2）和顶栅结构，首次在同一根单壁碳纳米管上用我们前期发展的无掺杂工艺实现了近乎完美对称的顶栅n-型

2、和p-型CMOS器件，性能接近理论极限。在这个基础上用两个相邻的n-型和p-型晶体管制备出了电压增益高达160的CMOS反相器。在外加驱动电压为1V时其功耗仅为30pW，是极为理想的低功耗、高性能电路。（2）在生长过程中利用金属碳纳米管和半导体纳米管在化学反应活性上的微小差异，辅以基底作用，首次在石英表面上直接制备出了高纯半导体性（95%-98%）单壁碳纳米管阵列。单壁碳纳米管的直径峰值为1.6nm，超过90%的碳管直径介于1.4-1.8nm，是构建碳纳米管晶体管的理想材料。这两项工作表明规模可控地制备基于碳纳米管的

3、高效集成电路是可能的。此外，实验室还在纳米材料的原位表征、加工和性能研究等多个研究方面取得了丰硕的成果：（1）在一台扫描电镜中建设了一套能够实现角分辨、空间分辨、温度控制的综合光电测试系统，并利用该系统对ZnO纳米棒中的光子限域问题进行了综合表征。（2）发展了一系列扫描电镜中的原位操纵、表征和测量方法，实现了在扫描电子显微镜中对单根的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的力学特性和电学特性的综合原位测量。在此基础上，系统研究了影响碳纳米管谐振器性能的各种因素，发现了碳纳米管从梁到弦的转变。（3）发展了一种在碳纳米管表面沉积大小

4、和间距可控的金纳米粒子的方法，利用密集排布的金纳米粒子的超强表面增强效应，首次在一个激发波长下获得了基底上全部单根碳纳米管的拉曼光谱。且沉积金后可使得单根单壁碳纳米管在光学显微镜下可视，为进一步对其操纵提供了极大的方便，不需要电子束曝光等复杂的设备和工艺流程，在光学显微镜下进行一步掩膜蒸镀电极就可以制备出单根单壁碳纳米管的器件。（4）提出了Pd-CNT-Sc非对称接触的碳纳米管二极管并研究了其光伏特性。1、本年度新增项目和合同经费数（万元）本年度新增项目12项，合同经费数889万。分别是2009年启动的863项目1项

5、，国家自然科学基金面上项目1项和北京市自然科学基金项目1项；2009年批准将于2010年启动的973项目（实验室人员为骨干）1项，国家自然科学基金面上项目4项，杰出青年基金1项；和由新引进的人员带过来的863项目1项，国家自然科学基金面上项目1项和重大国际合作项目1项。2009年分别由彭练矛教授和郭等柱副研究员负责的2个863项目顺利通过19了验收，梁学磊教授负责的自然科学基金面上项目结题被评为特优。1、本年度获奖情况（其中：国家级奖，省部级奖）彭练矛教授指导的王鸣生同学的博士论文入选“2009年全国百篇优秀博士论文

6、”。蓝海平同学的墙报在10thInternationalConferenceontheScience&ApplicationofNanotubes国际会议上获最佳Poster奖。李彦、丁磊、褚海斌、孙昊，“基于原子力显微镜的无机功能纳米结构构筑和原位表征”，获2009年中国分析测试协会科学技术奖二等奖。许胜勇等人的文章“一种测量纳米材料高频特性的新方法”获安捷伦科技节有奖征文特等奖。叶安培等人的“多功能纳米光镊—显微Raman光谱系统的研制”成果获北京大学第五届实验技术成果一等奖。陈清等人的“‘纳米刀’的发明”成果获

7、北京大学第五届实验技术成果奖三等奖。2、本年度发表论文数（其中：SCI,EI论文数）本年度实验室人员作为第一作者或通讯作者、实验室作为第一单位发表的SCI论文有55篇（不包括2009年在网上发表并于2010年印刷出来的文章），其中影响因子大于6的杂志上的有15篇(分别是NanoLett.4篇，Adv.Mater.2篇,JACS4篇,PRL1篇,Adv.Funct.Mater.2篇,Chem.Comm.4篇),影响因子大于3小于6的杂志上的有24篇。有5篇文章是作为杂志的封面发表的，分别是Adv.Mater.2篇，Ad

8、v.Funct.Mater.1篇，J.Phys.Chem.C1篇,NanoResearch1篇。本年度实验室发表EI论文60余篇。实验室骨干2009年在国际会议上做邀请报告16次（包括一个大会特邀报告），一般报告14次；在全国性重要学术会议上做邀请报告11次（包括一个大会特邀报告），一般报告或墙报6次。3、本年度申请及授权专利数本年度实验室共有