《硅纳米材料简介及硅纳米线的现代合成方法》.pdf.pdf

技术进展喃讯·l荫舛,2009,23(1):60~62 SIIICONEMATERIAL 硅纳米材料简介及硅纳米线的现代合成方法刘茂玲,丁云桥,段希娥(,济南250014;,济南250100) 摘要:简要介绍了纳米材料、硅纳米材料的起源、发展,着重按硅纳米线的生长机理概括了5种合成方法:气一液一固生长法、有机溶液生长法、氧化物辅助生长法、分子束取向附生法、固~液一固生长法。关键词:硅纳米材料,硅纳米线,激光烧蚀法,热气相沉积法,化学气相沉积法,微电子中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009—4369(2009)01—0060—03 1纳米材料发展简介纳米材料的研究最初源于19世纪6O年代对胶体微粒的研究。2O世纪60年代后,研究人员开始有意识地通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘口]。1984年,德国的格莱特教授把粒径为6Pim的金属铁粉原位加压制成世界上第一块纳米材料,开创了纳米材料学之先河。1990年7月,在美国巴尔的摩召开了第届国际纳米科学技术学术会议(Nano—ST), 这标志着纳米材料学作为一个相对独立的学科的诞生。中国在纳米基础研究领域并不落后。 20世纪9O年代初,科技部、国家自然科学基金委、中国科学院等单位就启动了有关纳米材料的攀登计划、国家重点基础研究项目等,投人数千万元资金支持纳米基础研究,使中国在纳米材料基础研究方面,尤其是纳米结构的控制合成方面,处在比较前沿的位置,继美、日、德之后, 位居世界第四j。 2硅纳米线材料硅虽为半导体材料,但不是很好的光电子材料。然而,当空间尺寸小到纳米级时,在量子限制条件下,可能打破硅材料的晶格对称性并使不同的动量态相互混杂,诱发有效的发光与光学增益态,从而获得硅基材料的高效光发射。微电子技术的发展使硅材料的用途越来越广,运算速度越来越快、记忆容量越来越大是微电子产业的趋势。目前每一块硅芯片上可以刻制出1亿个逻辑单元,在如此高密度电路板上,单元与单元之间的接线的宽度就不能超过1O0~200nm。这对硅芯片的尺寸有了更高的要求。由于具有纳米硅材料独特的物理特性(例如光发射、场发射、量子限制效应等),纳米尺寸的硅材料(例如纳米晶体、多孔硅、量子井和纳米线等)引起了科学家们的极大兴趣。维硅纳米材料具有与传统材料截然不同的特殊性质,当材料的直径与其德布罗意波长相当时,导带与价带会进一步分裂,量子限制效应与非线性光学效应等会表现得越来越明显;因此, 维硅纳米材料可望成为新一代的纳米电子器件基材。更重要的是,由于它与现有硅技术具有极好的兼容性进而具有极大的市场应用潜力;因此,一维硅纳米材料成为目前凝聚态物理和材料科学等领域的研究热点之一L3]。硅纳米线最初采用照相平版蚀刻技术及扫描隧道显微方法得到, 但产量很小;直到1998年,采用激光烧蚀法首次实现了硅纳米线的大量制备]。目前大量合成硅纳米线的方法主要有激光烧蚀法、热气相沉积法、化学气相沉积法等,生长机理可分为金属催化气一液一固(VLS)生长机理,超临界流一固一固机理、氧化物辅助生长机理和固一液一固生长机理等。下面按硅纳米线的生长机理介绍国际上几个重要的硅纳米线研究小组的最新工作进展。收稿日期:2008—05—05。作者简介:刘茂玲(1971一),女,主要从事化学分析及有机高分子合成研究。E