纳米半导体材料.doc

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1、1.纳米材料？纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子。2.纳米技术（Nanotechnology，简称Nanotech）是一门以现代科技为基础的前沿科学技术，是现代科学（量子力学、分子生物学等）和现代技术（微电子技术、计算机技术、高分辨显微术、核分析术等）相结合的产物，它在1～100nm的尺度研究利用原子、分子现象及其结构信息3.激子（exciton）：描述了一对电子与空穴由静电库仑作用相互吸引而构成的束缚态，它可被看作是存在于绝缘体，半导体和某些液体中呈电中性的准粒子；4.量子点（QuantumDot）：是在

2、把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。单电子晶体管将一个微结构用隧道结与金属导线弱连结起来形成的电子器件，它利用单电子隧道效应。其中阴影线部分代表连接库仑岛与金属导线的隧道结。4.基本元件：量子位（qubit）-“0”和“1”的状态同时实现的元件。Orion”基于一块硅芯片，包含16个量子位(qubit)，可以同时表示0和1两个二元位(电子计算里不是0就是1)，而每一个量子位都能模拟其他量子位的值，从而提高计算能力。5.量子计算机的优点:(1)计算速度快：计算速度可提高10亿倍,1个400位长的数分解成质数乘积,采用巨型机需10亿年,用量子计算机

3、只要一年；(2)量子位储存能力大大提高；(3)可完成一些传统计算机无法完成的计算。高效率模拟、模拟量子系统，40个自旋1/2粒子体系；低能耗：量子计算机计算是么正变换，是可逆的。6.量子计算机存在的问题(1)受环境影响大，纠错复杂；(2)消相干效应：量子信号与外部环境发生相互作用，导致量子相关性的衰减，使相干性很难维持；(3)克服消相干效应是量子计算机要克服的主要困难；(4)消相干还会导致运算结果出错，如何进行量子纠错是量子计算机要克服的另一困难。7.【碳纳米管】CNT是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径可达1n

4、m。CNT优势:•载流子迁移率~100,000cm2/Vs•杨氏模量超过1TeraPascal,跟钻石硬度差不多;3.抗胀强度~200GPa.CNT可以呈现金属性或半导体性，这取决与chirality.碳纳米管具有良好的导电性能，理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。石墨烯即为“单层石墨片”，是构成石墨的基本结构单元；而碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的圆筒结构；从性能上来看，石墨烯具有可与碳纳米管相媲美或更优异的特性碳纳米管是由多个碳原子六方点阵的同轴圆柱面

5、套构而成的空心小管，其中石墨层可以因卷曲方式不同而具有手性。碳纳米管的直径一般为几纳米至几十纳米，长度为几至几十微米。碳纳米管可以因直径或手性的不同而呈现很好的金属导电性或半导体性。4.【碳纳米管的特性及应用】：1.独特的电学性能：尖端放电，场电子发射性，平面显示器2.优异的力学性能：强度是钢的100倍，密度是钢的六分子一，增强材料，STM和AFM的针尖3.良好的化学稳定性：500毫克单壁碳纳米管室温储氢4.2%，78.3%的储存氢在常温常压下可释放，加热完全释放，可重复利用，储氢材料5.【压电效应】是由材料中的力学形变而导致的电荷极化的效应，它是实现力电耦合和传感的重要物

6、理过程。世界上最小的发电装置—纳米发电机纳米发电机发电效率可达到30%ZnO同时具有半导体和压电性能，当用导电AFM针尖去弯曲ZnO纳米线时，输入机械能，可以使纳米线压缩和拉伸并在内外表面产生极化电荷。而ZnO的半导体特性可通过半导体-金属的肖特基势垒将电能暂时储存在纳米线内，然后用导电AFM探针接通这一电源，并向外界输电，从而实现纳米尺度的发电功6.【纳米效应】1.表面效应2.小尺寸效应3.量子尺寸效应4.宏观量子隧道效应7.【表面效应】表面效应是指纳米超微粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地增加，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒

7、子性能的变化。?纳米粒子的表面原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子有所不同,存在许多悬空键,并具有不饱和性,因而极易与其他原子相结合而趋于稳定,所以,具有很高的化学活性利用这一特性可制得具有高催化活性和产物选择性的催化剂。8.【纳米颗粒的表面效应—活性】超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如果将金属铜或铝做成几个纳米的颗粒，一遇到空气就会产生激烈的燃烧，发生爆炸。如要防止自燃，可采用表面包覆或控制氧化速度，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。用纳米颗粒的粉体做成火箭