纳米科学技术概论.pdfVIP

Nano technology review 2011年6月11日 13:36 纳米科技的内涵和发展历程：彭练矛 1.2005科学家关于纳米科技研究论文超过3万篇，标志着纳米时代的到来 2.事物的尺度：蚂蚁5mm，灰尘10um，红细胞2.5um，DNA直径1nm，原子0.1nm 3.纳米领域鼻祖：费曼（theres plenty of room at the bottom),自上而下的从原子尺度搭建机械 4.什么事纳米科技： 解释一：纳米科技对于不同的人有不同的含义，它必须能够让我们 实现对每个原子的操控； 从原子尺 1. 2. 度构成任意不违背物理和化学规律的结构；3.造价不能严重超过所用的原材料和能量的代价。 解释二：1.在纳米尺度上（1-100纳米），材料的物理，化学或生物性质与单原子和块体材料都有着显著 不同； 具有在原子尺度观测，操控物质的能力 2. 5.读写单个原子分辨：AFM，STM 6.为什么纳米科技重要：1.随着微电子技术的进一步发展，通过自上而下实现器件即将走到尽头；2.借助于 纳米技术，我们能够解决很多过去不能解决的生物化学问题 微电子发展现状与趋势：彭练矛 1.微电子成熟的FET和CMOS技术，原理 ： （ 用厚高 2.提高传统CMOS性能的方法 1.新器件结构 FinFET和Tri-GATE），2.新材料（ K材料氧化铪替代薄低 K值SiO2做绝缘栅减小漏电流，兼容金属栅；提高电子迁移率用张力硅；III-V材料替代硅，生长？空穴迁移 率？成本？） 3.2020年硅基CMOS极限 4.半导体路线图委员会：碳基纳米电子学：构成FET，高空穴迁移率，高开关速度，高频响应 纳米材料I：一般介绍：彭练矛 ： ； ； ； 1.什么事纳米材料 1.没有通用的定义 2.特征尺寸咋1-100纳米 3.具有大表体面积比 4.有显著的量子限 域效应 2.块体材料，量子井，纳米线，量子点态密度 3.量子限域效应：碳纳米管带隙受纳米管直径调控；减小纳米结构的大小会增加允许的能级之间的能量差， 而大的能量差在电子由高能级向低能级跃迁时放出光子波长更短。颗粒增大时吸收峰红移（颜色变化决定 于原来吸收峰范围） 4.什么是量子点？任何直径与电子波长可比拟的固体颗粒材料，叫做量子点。 什么是纳米线？任何直径小于100nm的线形固体材料，叫做纳米线。 什么是纳米管？纳米管是一种中空的纳米线，一般管壁厚度在分子尺度。最小的纳米管事单壁碳管。 为什么纳米材料引起广泛的兴趣？因为它具有许多具有应用前景的，块体材料所没有的性质：1.电子学和 光学性质（对电子和光子传导的限域作用，无缺陷材料可以实现弹道输运，量子限域效应-可调光学性 无缺陷材料 ）； 质）；2.机械性质（ -表现出理想强度，如碳管机械强度 3.热学性质（可以设计成理想的热 良 差导体）；化学性质（大表体面积比） / ； ； ； 5.纳米材料的应用:1.量子点作为荧光产生物 2.纳米管作为结构增强成分 3.一维材料作为传导通道 4.纳 米线做laser与LED；5.高精度探测器 6.纳米结构的合成：自上而下（10um吉他）；自下而上（催化，自组装） 纳米材料II：碳纳米管：彭练矛 1.碳元素和轨道杂化：1S^2与2P^2能量间隔较小，sp1一维；sp2二维；sp3三维 2.碳纳米管性质：1.0.6-1.8nm，密度小，强度大，可大角度无损弯曲，最高承受电流大，导热性好，价格昂 贵。 3.单壁碳管分类： 即 。反之，为半 (2n+m)/3=I； n，m除3余数相同，则为金属性 导体性。