纳米半导体光电子材料的发展应用前景

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1、电子信息材料——论文班级：姓名：学号：纳米半导体光电子材料的发展应用前景  半导体光电子材料经过几十年的发展，已经成为在国民经济和军事等领域得到广泛应用、充满生机的一类电子信息材料。在信息化时代加速了该材料的升级，使它更加异彩纷呈，引人瞩目。  在20世纪90年代全球掀起的纳米科技浪潮推动下，纳米半导体光电子材料、纳米磁性材料、纳米陶瓷材料和纳米生物材料等纳米材料应运而生。纳米材料是指尺寸为1～100nm的各种固体材料。纳米材料晶粒尺寸小、晶界多，具有多种限域效应，在磁、光、电、热、力和化学等方面会呈现出许多奇异的特性，例如半导体硅不发

2、光，但纳米硅能发出耀眼的蓝光；具有尖峰形状电子态密度的纳米IngaAs量子点材料可制作低阈值电流密度激光器；纳米陶瓷具有像金属一样的柔韧和可加工性；纳米金属颗粒遇到空气就会燃烧爆炸（这种颗粒可用于制作固体火箭燃料），这些性能使该材料在电子、化工、机械和航空航天等方面具有广泛的应用价值。科学家们提出了制作纳米卫星的设想，其重量为小于0.1㎏，总共648颗纳米卫星就可保证在任何时刻对地球上任何点的连续覆盖。2010年世界纳米材料市场规模将达到1.44万亿美元。纳米技术、信息技术、材料技术和生物技术被列为21世纪的四大科学技术。纳米半导体光电

3、子材料是纳米材料家族中的重要成员，它的崛起是光电子材料发展的一次新的飞跃，成为发展新特性、新效应、新原理和新器件的基础。当半导体光电子材料的尺寸减小到纳米量级时，其物理长度与电子自由程相当，载流子的输运将呈现量子力学特性，宏观固定的准连续能带消失而表现出分裂的能级，因而传统的理论和技术已不再实用。纳米半导体光电子材料的最终目标是以原子、分子为起点，去制造具有特殊功能的产品。由于纳米半导体光电子材料从维数上来说小于三维，故也称为低维半导体光电子材料，其中包括量子点（QD）材料（零维材料）、量子线（QWR）材料（一维材料）和量子阱（QW）材

4、料（二维材料）。这三种纳米半导体光电子材料，在光电子领域具有极大的应用前景。描述零维纳米材料的概念较多,有纳米粒子声、超微粒子加、超微粉等。目前,众多的研究人员正在把研究的兴趣和重点放在较小粒径的纳米粒子的行为及特性的实验分析及理论研究上,并在不断开拓新的研究领域。同时,纳米材料应用方面的研究进展是十分迅速的。纳米粒子的粒径与气氛组分、压力等之间的关系虽然有定性的描述,但仍需系统的研究和数据积累。建立这样的关系对纳米粒子的制备和生产十分必要。因为应用上常常要求有效地控制粒径或粒径分布。同时平均粒径在以下的超微粒子的制造仍是一个课题。纳米

5、粒子的结晶惯态及粒子生长过程直接的实验观察对人们理解及控制纳米粒子的形成将是非常有意义的粒径较小的纳米粒子实际上己接近或进入团簇的范畴,并已形成理论和实验研究的一个热点。曾刊登了一系列针对纳米级团簇介。的研究结果的报道,讨论了其热力学、动力学、磁性能、光学性能等,代表了该领域最新的研究成果。可以看出,近年来人们在小尺寸纳米粒子的制备、控制、应用和理解上都进入了一个新的阶段。一维纳米材料是纳米材料领域的前沿，由于形状的各向异性，具有不同于纳米颗粒的新特性。呈现出许多体相材料所不具备的独特的光、电、磁性能，因此在下一代的纳米器件、各种传感器

6、、微工具、微电极、器件集成连接线以及下一代的EL显示器件等具有极其重要的地位。目前的研究结果表明，许多一维纳米材料已经展示出重要的应用，如：杨培动等人采用高温气相的方法在蓝宝石衬底上生长出直径为20~150nm，长约10μm的ZnO纳米线阵列，并成功制备了纳米激光器；CdSe纳米棒与聚合物形成的杂化材料可用于太阳能电池；单根纳米线其发光光谱呈现出极强的极化各向异性，可用于探测器，等等类似的例子还很多。一维纳米材料制备研究进展1.气-液-固生长法该方法是以液态金属团簇催化剂作为气相反应物的活性点，将所要制备的一维纳米材料的原料源加热形成蒸

7、汽，待蒸汽扩散到液态金属团簇催化剂表面，形成过饱和团簇后，在催化剂表面生长形成一维纳米结构。这种方法的缺点是所制备的纳米线的直径一般都比较大。鉴于此局限性，Libber[1于1998年首次利用VLS与激光烧蚀法相结合制备了Si和Ge纳米线，后来用同样的方法制备了多种半导体纳米线，如：InP、Gann、GaAs等等。用这种相结合的方法制备的纳米线直径大大减小，如几个纳米。用这种技术制备纳米材料，只要制备的材料能够与其它组分形成共晶合金，再根据相图配制作为靶材的合金，然后调整反应条件，就可以得到纳米线。2．模板法模板法是目前合成一维纳米材料

8、的一种最普遍的方法，可以制备各种体系的一维纳米结构。模板法又分为硬模板法和软模板法。硬模板方法主要是采用预制的一些具有孔道结构的刚性模板，如：多孔阳极氧化铝膜、多孔聚碳酸酯膜、碳纳米管、分子筛以及其它模板，