纳米科学技术概论VIP专享VIP免费

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0.1nm3.纳米领域鼻祖：费曼（there'splentyofroomatthebottom),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1.实现对每个原子的操控；2.从原子尺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；2.具有在原子尺度观测，操控物质的能力5.读写单个原子分辨：AFM，STM6.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（用厚高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-可调光学性质）；2.机械性质（无缺陷材料-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：(2n+m)/3=I；即n，m除3余数相同，则为金属性。反之，为半导体性。Nanotechnologyreview2011年6月11日13:36分区新分区1的第1页纳米材料的表征-电镜：陈清1.物质的性质取决于材料的组成和结构。对材料组成的分析手段包括化学分析（光谱分析，X射线能谱EDX，俄歇谱，XPS），纳米尺度化学分析（结合电镜的EDX，EELS）对材料结构的分析方法包括放大成像（人眼，光学显微镜，TEM，SEM），衍射（X射线、电子、中子衍射），表面结构分析（SPM）2.只有电子显微镜既可以成像又可以衍射，还可以做成分分析（EDX，EELS）3.衍射条纹间距总是反比于衍射物质间距，衍射图样是晶格的傅里叶变换（倒空间）。4.布拉格衍射条件2dsin(theta)=n*lamada5.相比XRD、中子衍射，电子衍射优势：1.和物质相互作用强；2.容易得到强射线源；3.小散射角度对电子态非常敏锐；4.大散射角对原子核敏锐；5.探测范围小6.电子显微镜相对于光学显微镜优势：1.高分辨率（TEM:0.1nm&&SEM:1nmv.s0.61*lamada/N.A.）；2.更大焦深7.工作原理对比：传统光学显微镜利用一系列透镜弯曲光线来获得放大的像；TEM通过一系列磁透镜来弯曲电子束来...