碲纳米线的电输运性能分析

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1、万方数据碲纳米线的电输运性能研究1．1选题背景及意义第一章绪论弟一早硒记碲在元素周期表中，是第VIA族元素，处于金属盒非金属的交界处，是一种非常重要的半导体材料(和硅一样)。在1782年，奥地利的矿物学家和化学家F．J．Muller从一种含金的矿石中提取到了碲，由于含量很少，而没确定其是何种元素，因此也被称为少量元素之一。直到1798年，德国矿物学家M．H．Klaprot将其命名为碲(Tellurium)，拉丁文是“地球"的意思。从1971年以来，国际上每四年召开一次碲化学国际大会。另外国际硒、碲物理大会以及其化合物等专题也不定期召开。由于其

2、就有奇特的物理、化学、生物特性，因此碲元素在研究和应用领域受到足够多的重视[1-4]。碲在地球上的含量很少，只有0．9x10。8，是少量元素之一，也被称为微量元素。工业生产的碲，主要用于冶金和半导体行业[5-6]，碲消费量的80％是在冶金工业中应用：钢和铜合金加入少量碲，能改善其切削加工性能并增加硬度；在白口铸铁中碲被用作碳化物稳定剂，使表面坚固耐磨；含少量碲的铅，可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，用作海底电缆的护套；铅中加入碲能增加铅的硬度，用来制作电池极板和印刷铅字。在半导体行业中，化合物半导体Ass2Te。8Si20是制作计算机存储器的

3、材料，另外，高纯度的Te单晶是一种新型的红外材料。FirstSolar公司今年大规模生产的CdTe太阳能薄膜电池组显著地增加了全球Te的使用量。同时，Te具有特殊的光电导特性【7】、压电特性[8】、非线性光学性质[9-10】等特殊性质，并且它还可以作为一个理想的模板[11-12】用于制备CdTe、A92Te、PbTe万方数据硕士学位论文等功能材料。碲和它的化合物又是一种重要的半导体光电材料，由于碲和它的化合物具有较窄的禁带宽度f5]，因此在半导体发光器件、热电材料、光敏材料、气敏材料等领域有着非常重要的应用。在纳米技术快速发展到今天，发现Te

4、纳米结构的简单、廉价、易于大规模生产的制备方法和研究它们的电子器件的特性，无疑具有重要的意义。1．2碲纳米材料的基本结构和类型特征从物理和化学性质上讲，碲【13】的结晶体是一种脆性、银灰色半金属。高电阻率，有逆磁性，所以它是一种很好的半导体材料，还有微弱的光敏性。碲，硒有相似的化学性质。所不同的是，在高温下碲和氢难以发生化学反应。碲有很强的毒性和致畸性，有放射性同位素，是最轻的a衰变元素。在常温常压下，碲晶体只有一种结构，也就是最稳定的六方晶系的碲(也称三方碲)图1．1是碲的六方晶胞结构的模型。图1．1碲的六方晶胞结构2a=4．456Ac=5

5、．921Ar=2．834AR_--3．491晟2rho毒2．349A万方数据碲纳米线的电输运性能研究对于碲纳米材料来说，就目前研究的结果来看，其类型主要有碲纳米线、碲纳米管、碲纳米片【14】、碲纳米带。由于其纳米尺度已经接近光的波长，并且其还具有很大的表面特殊效应，因此会表现出很多特殊的特性，比如说有熔点、磁性、光学、导热、导电特性等特性【15】。就目前来说碳纳米管仍是纳米科技的研究的热点之一【16121]。，半导体纳米线，由于其具有较大的比表面积，所以对吸附在其表面上的化学物质有很强的敏感性，因此可以制备出灵敏度较高的化学传感器[22．23

6、】。半导体纳米线也有在其它方面也有很多的重要应用，比如说在太阳能电池方面、光催化方面、光电探测器方面具有更重要的应用。而对于金属纳米线来说，在紫外．可见光谱中，金属纳米线表面的自由电子振荡会产生中比较强的表面等离子体吸收效应，并且，这种光学性质会随着纳米线的形状和大小的改变而改变[24】。在荧光标识、传感器、表面拉曼增强这些方面，金属纳米线有很重要的应用。另外，有研究表明，金属纳米线在电输运性能研究方面也有独特的一面，比如，Dresselhaus等小组在研究铋纳米线【25】的电输运性能的研究中发现，由于量子限域效应的作用，会使纳米线会在一定尺

7、寸时电导将会从金属．半导体的转变【26】。1．3半导体纳米材料的光电性能半导体纳米材料的主要特征之一是其存在带隙，带隙是指价带顶与导带底之间的禁带宽度。我们通常把导带底和价带顶处于k空间同一点的半导体，称为直接带隙半导体，而把导带底和价带顶处于k空间不同点的半导体，称为间接带隙半导体。一般情况下，电子集中在导带底，空穴集中在导带顶，发射光子的能量基本上是等于带隙宽度。由于光具有波动性和粒子性，当光子照射到某种材料上，吸收的光子能量若转换为电子动能，这就是光电效应【27]，由光子激发生成的电子万方数据硕士学位论文被称之为光电子。光电效应分为内光

8、电效应和外光电效应；太阳能电池材料属于内光电效应材料，光电子在材料内部输运；光电发射薄膜属于外光电效应材料，光电子逸出材料表面被激发到空，并被材料之外的收集极所接收