收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

硅纳米线电、磁和热性能研究及应用

王志亮  
【摘要】:作为重要的一维材料,纳米线受到广泛的关注。一维纳米材料,特别是半导体一维纳米材料,在电、光、热、磁等方面表现出独特和优越的性能。硅纳米线由于和现代半导体工艺相兼容,成为重要的一维纳米半导体材料之一。化学刻蚀法实验设备简单、成本低、生成效率高以及重复性好,成为制备硅纳米线的最理想的技术之一。化学刻蚀法制备的硅纳米线具有巨大的比表面积,同时,表面包裹无定型氧化硅,因此可以看成具有核/壳结构的硅纳米线。在核/壳界面附近,存在大量未饱和悬挂键。这些悬挂键形成表面缺陷态,对硅纳米线的电、光、热、磁等特性产生影响,本文针对这些问题进行了研究和探讨,开展了如下几个方面的研究工作: 第一,分析了无电化学刻蚀法制备硅纳米线的生长机理。通过对贵金属离子、贵金属、硅离子和单晶硅氧化还原电势的分析,提出贵金属盐在氧化还原反应中作为氧化剂被还原,硅作为还原剂被氧化。例如用AgNO3和HF混合溶液刻蚀硅片,被还原的Ag作为原电池阴极,硅纳米线作为电子传输通道,带负电,不容易被氧化,从而保留下来。制备生成的硅纳米线表面呈锯齿状,说明刻蚀过程遵循硅各向异性原理。 第二,研究了硅纳米线表面顺磁缺陷。采用通过电子自旋共振表征硅纳米线中缺陷,发现未经处理的硅纳米线表/界面存在三种不同的缺陷。其中大约95%的自旋密度由硅纳米线Si/SiO2界面悬挂键(Pb缺陷中心)引起,剩余5%由氧缺陷引起。这些缺陷都会影响硅纳米线电/热传输机制。同时,硅纳米线表/界面未饱和悬挂键具有顺磁性,对硅纳米线磁性复合材料的磁特性也会产生影响。 第三,研究了硅纳米线电流传输机制及Pt/p-SiNWs肖特基结的特性。硅纳米线表面缺陷态引起硅纳米线表面形成耗尽层,费米能级被“钉扎”。通过制备Pt/p-SiNWs肖特基结验证了硅纳米线中电流传输机制为缺陷辅助隧穿机制,从而也说明了硅纳米线高的表面态能够对硅费米能级实现“钉扎”,提高了硅纳米线中电子输运的能力。 第四,研究了硅纳米线磁性。磁性材料的尺寸达到纳米尺寸后,成为单畴磁纳米粒子,比表面积增大,表面缺陷和悬挂键增多,出现顺磁特性。如果将磁性纳米粒子沉积在硅纳米线表面,磁性纳米粒子和顺磁缺陷之间相互作用,必然对复合材料的磁性产生影响。制备了Ni/SiNWs磁性复合材料,说明铁磁性纳米粒子和超顺磁缺陷之间的相互作用,能引起复合材料磁性的变化。 第五,研究了硅纳米线热电性能。无电化学刻蚀制备的硅纳米线表面包裹无定型自然氧化层。氧化层中存在大量缺陷。缺陷态形成核/壳界面势垒差,形成界面内电场和耗尽层,降低了硅纳米线热传输有效面积,增大了表面声子散射率,减小了硅纳米线热导率,提高了硅纳米线的热电性能。通过拉曼光谱法研究了核/壳双面硅纳米线阵列热电性能,其热导率为0.59Wm-1K-1,优值为1.68,热扩散系数为0.007cm2/s,体现出优异的热电性能。 总之,SiNWs已经在电、热、光、磁等领域显现出良好应用潜能,很有希望成为纳米传感器等纳米电子器件的潜在应用半导体材料。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 裴立宅,唐元洪,陈扬文,张勇;掺杂硅纳米线的研究进展[J];功能材料与器件学报;2004年04期
2 曾湘波,廖显伯,王博,刁宏伟,戴松涛,向贤碧,常秀兰,徐艳月,胡志华,郝会颖,孔光临;等离子体增强化学气相沉积法实现硅纳米线掺硼[J];物理学报;2004年12期
3 ;一种单晶氧化硅纳米线的合成方法[J];无机盐工业;2006年04期
4 ;山西煤化所碳化硅纳米线研究取得新进展[J];人工晶体学报;2009年S1期
5 白志刚,张洪洲,丁埃,杭青岭,俞大鹏,冯孙齐;准一维纳米结构的电子显微学研究[J];电子显微学报;1998年05期
6 冯孙齐,俞大鹏,张洪洲,白志刚,丁彧,杭青岭,邹英华,王晶晶;一维硅纳米线的生长机制及其量子限制效应的研究[J];中国科学A辑;1999年10期
7 李乐愚,丁炜,李碧波,俞大鹏,张树霖;硅纳米线拉曼光谱的波长选择效应[J];光散射学报;2000年03期
8 刘建刚,范新会,陈建,于灵敏,严文;热蒸发铜粉法制备硅纳米线的研究[J];材料科学与工程学报;2005年04期
9 ;北京大学纳米线项目组“小尺度”展示大科学[J];北京大学学报(自然科学版);2008年03期
10 于灵敏,范新会,刘春霞,严文;环境压力对硅纳米线及硅微米晶须生长的影响[J];西安工业学院学报;2004年01期
11 朱美光;张健;王志亮;马殿飞;;结构为Pt/SiNWs/n-Si/Al肖特基二极管的电子特性(英文)[J];材料科学与工程学报;2011年04期
12 李梦轲,陆梅,王成伟,力虎林;取向碳纳米管/硅纳米线复合阵列的制备[J];中国科学B辑;2002年03期
13 唐元洪,裴立宅;掺杂硅纳米线的光电特性[J];中国有色金属学报;2004年S1期
14 陈扬文;江素华;邵丙铣;汪荣昌;;高压条件下合成硅纳米线[J];无机化学学报;2007年05期
15 赵文超;王建涛;王辉;张晓宏;;芘分子共价修饰的硅纳米线制备及其发光性能表征[J];影像科学与光化学;2011年02期
16 周光文,张泽,俞大鹏;一维纳米材料的合成及显微结构[J];中国科学A辑;1999年01期
17 傅中;付妍;胡慧;邵名望;潘世炎;;X射线光电子能谱法研究硅纳米线的能带结构[J];光谱学与光谱分析;2007年09期
18 肖义明;;硅纳米线电池[J];技术与市场;2008年04期
19 杨娟玉;卢世刚;阚素荣;张向军;丁海洋;;电化学法制备硅纳米线[J];无机化学学报;2009年04期
20 龚文莉;万丽娟;张健;;图形化硅纳米线阵列的制备[J];功能材料与器件学报;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邵名望;;硅纳米线的性质及应用[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
2 邢英杰 ;薛增泉 ;奚中和 ;俞大鹏;;固-液-固(SLS)机制生长硅纳米线的研究[A];2001年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2001年
3 邢英杰 ;薛增泉 ;奚中和 ;俞大鹏;;气氛在固-液-固(SLS)机制生长硅纳米线中作用的研究[A];2001年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2001年
4 裴立宅;唐元洪;陈扬文;郭池;张勇;;硅纳米线的表征、性能及应用[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
5 刘南柳;周焱;彭俊彪;裴坚;王坚;;提拉法制备图案化有机纳米线场效应晶体管[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
6 邢英杰;奚中和;薛增泉;俞大鹏;;用催化剂控制硅纳米线直径的研究[A];中国真空学会五届三次理事会暨学术会议论文集[C];2002年
7 邢英杰;奚中和;薛增泉;俞大鹏;;用VLS机制制备硅纳米线的生长阶段研究[A];中国真空学会五届三次理事会暨学术会议论文集[C];2002年
8 于洪涛;全燮;;硅纳米线/TiO_2异质结阵列的制备及其光电催化性能[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 王昕;韩高荣;;PECVD法在阳极氧化铝模板中制备硅纳米线[A];TFC’03全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2003年
10 张泽;;硅纳米线的显微结构及生长机理研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志亮;硅纳米线电、磁和热性能研究及应用[D];华东师范大学;2012年
2 朱美光;硅纳米线阵列的光谱特性与电学特性的研究[D];华东师范大学;2011年
3 聂天晓;GeSi低维材料生长机理和微结构研究[D];复旦大学;2011年
4 万丽娟;硅纳米线阵列的制备及其在生化传感器中的应用[D];华东师范大学;2010年
5 张仁勤;外场作用下硅纳米线的能带结构及其作为光解水催化剂的应用[D];吉林大学;2011年
6 郭经纬;Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米线及异质结构的制备与特性研究[D];北京邮电大学;2011年
7 董传鼎;钴团簇,金团簇和硅纳米线的第一性原理研究[D];复旦大学;2010年
8 万雨挺;准一维硅纳米材料的制备及其场发射特性[D];浙江大学;2011年
9 闫社平;硅纳米线的机电特性研究[D];浙江大学;2011年
10 郝晓杰;锗硅核壳型纳米线器件量子输运性质的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖红;硅纳米线材料光学特性研究及电池仿真[D];大连理工大学;2012年
2 华庆;阵列化硅及硅化物纳米线的合成及其在锂电池中的应用[D];浙江大学;2010年
3 周阳;化学刻蚀法制备硅纳米线的研究[D];大连理工大学;2011年
4 回士超;金属修饰硅纳米线的制备及其应用研究[D];华东师范大学;2011年
5 刘艳丽;温度和光照对硅纳米线制备及其电学性能的影响[D];华东师范大学;2011年
6 宋玲;硅、银纳米线的制备及硅纳米线热电性能分析[D];湖北工业大学;2010年
7 马珊;硅纳米线阵列的制备及性能研究[D];山东大学;2011年
8 邱梦春;硅纳米线和氧化镍/硅复合纳米线的制备、表征及应用研究[D];湘潭大学;2011年
9 彭明发;锗及其氧化物纳米线的合成、表征及性质研究[D];苏州大学;2011年
10 胡志东;原电池法制备硅纳米线的研究[D];郑州大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;有机硅行业终身成就奖获得者、原晨光化工研究院院长傅积赉 环保问题应引起重视[N];中国电子报;2009年
2 周游;纳米计算机:承上启下[N];计算机世界;2004年
3 记者 朱斌;美研制出高效率纸电池[N];中国绿色时报;2009年
4 本报通讯员 罗仲尤、汪建武  本报记者 余海波;湖南大学人才工程形成“洼地效应”[N];光明日报;2004年
5 ;塑造未来材料科学日新月异[N];科技日报;2003年
6 通讯员 蒋宏 记者 高晓明;操控排布大面积多层纳米材料技术问世[N];光明日报;2002年
7 本报记者 常丽君 刘霞;不让“热”白白耗费[N];科技日报;2010年
8 ;石墨烯与生物电子领域有“交集”[N];中国技术市场报;2010年
9 本报特约撰稿 杨守廉;晶体管技术还在不断演进[N];计算机世界;2010年
10 记者 李婵;北大专家:两分钟测出大气病毒[N];北京科技报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978