时金安_0835002_半导体纳米材料.docxVIP

凝聚态物理课程期末论文 半导体纳米材料的实验进展 姓 名： 时金安 学 号： 0835002 班 级： 理学院应用物理 2011 年 6 月 6 日 I 摘 要 半导体纳米材料的研究是当代科学技术的前沿。 由于它具有不同于体材料的光学非线 性和发光性质 , 在未来光开关、光存储、光快速转换和超高速处理等方面具有巨大的应用 前景。梳理一下常用的低维半导体纳米材料的制备方法和表征方法，进行比较，有助于开 阔思路，深入思考。 本文介绍了激光烧蚀法、碳纳米管模板法、熔盐法、溶液 - 液体 - 固体法、模板电化学 法等制备方法，表征手段从粒度和形貌分析、成分和结构分析、表面界面分析等几个方面 介绍。 关键词： 半导体纳米材料；制备方法；表征手段； I 目 录 一 半 体 米材料的制 方法??????????????????????? 1 （一）激光 法??????????????????????????? .. ? 1 （二）碳 米管模板法??????????????????????????? 2 （三）熔 法??????????????????????????????? 3 （四）溶液 - 液体 - 固体 (SLS) 法?????? ????? ???? ??????? 4 （五）模板 化学法???????????????????????????? 2 二 表征手段??????????????????????????????? 6 （一） 米材料的粒度分析????????????????????????? 6 （二） 米材料的形貌分析????????????????????????? 7 1 形貌分析的重要性?????????????????????????? 7 2 形貌分析的主要方法????????????????????????? 7 （三） 米材料的成分分析????????????????????????? 7 （四） 米材料的 构分析????????????????????????? 8 （五） 米材料表面与界面分析??????????????????????? 8 参考文献????????????????????????????????? 9 II 纳米科学是上世纪兴起并受普遍关注的一个新的科学领域。纳米科学所研究的领域是人类过去从未涉及的非宏观、非微观的中间领域，从而开辟了人类认识世界的新层次，也使人 们改造自然的能力直接延伸到分子、 原子水平，这标志着人类的科学技术进入了一个新时代，即纳米科技时代。 以纳米新科技为中心的新科技革命必将成为 21 世纪的重要科研方向。 纳米科技主要研究由尺寸在 0.1~100 nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实 际应用。当大块状物质被逐渐细化成纳米尺度的颗粒时 , 尽管材料的组成没有任何改变 , 但纳米颗粒在性能上将出现与原有块状物质完全不同的行为 , 如表面积增加、颗粒的电子状态发生 突变等 , 因而呈现出独特的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应 , 显示出特殊的光、电、磁、热和化学等性能。而这些独特的性能不但在信息贮存、光通讯、计算机 与传感器、冶金、化工等工程技术领域有着广泛的应用前景 [1] , 而且还开辟了一些全新的研究和应用领域。 半导体纳米材料由于它具有不同于体材料的光学非线性和发光性质 , 在未来光开关、光存储、光快速转换和超高速处理等方面具有巨大的应用前景。本文就半导体纳米材料的主要制 备方法与表征方法做一全面总结。 一、半导体纳米材料的制备方法 （一）激光烧蚀法 目前 , 在众多纳米粉末制备方法中 , 以激光为热源的制备工艺因可获得纯度高、粒径小、分布范围窄的超细粉末而占有特殊重要的地位 [2] 。按工艺特点的不同 , 激光制备纳米粉的工艺可分为三种 : 激光化学气相合成法 (LICVD) , 激光热蒸发法 (LTE) 和激光烧蚀法 (PLA) 。 激光烧蚀法 ( 简称为 PLA) 制备纳米颗粒是利用脉冲激光束将靶材在瞬间 ( 10ms) 加热到气化温度以上 , 产生由靶材原子、 离子和原子簇组成的蒸气羽 (plumes) , 后者在飞行过程中与环境气体原子碰撞减速 , 并彼此相互碰撞 , 并形核生长形成纳米颗粒。 与其它纳米颗粒制备方法相比 , 激光烧蚀法具有以下特点 : (1) 采用的是脉冲宽度很窄的YAG激光或准分子激光 , 峰值功率高。 (2) 激光使靶材发生气化的时间很短 , 小于 10ms, 比激光热蒸发快 103 倍以上 , 是直接从固态到气态的相变过程。 (3) 适合制备任何成分固体靶材的纳米粉末 , 包括金属、陶瓷、高分子材料及复合材料等 , 尤其是对多元合金或陶瓷粉末 , 不会因 为组元间物理性能的差异导致