纳米材料电学性质的研究资料
探究纳米材料的光学和电学性质
探究纳米材料的光学和电学性质纳米材料作为一种新型材料，由于其小尺度特性，具有与常规材料不同的光学和电学性质。
研究纳米材料的光学和电学性质对于开发新型光电器件、制备高性能传感器等有重要意义。
1. 纳米材料的光学性质纳米材料由于其与常规材料相比具有更小的颗粒尺寸和更大的比表面积等特性，因此在光学性质方面表现出了更为显著的效应。
最明显的是纳米材料在可见光范围内出现的颜色变化，这种现象被称为表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)。
当纳米材料的表面电子与光子相互作用时，会在纳米颗粒表面激发等离子体共振波，产生出颜色变化的效应。
此外，纳米材料的光散射效应也与其尺寸有关。
大量研究表明，当纳米颗粒直径小于光波长的一半时，光散射强度会呈现极大的增强效应，这种效应被称为Mie 散射。
通过测量纳米颗粒散射光的强度和波长分布可以得知其粒径、形貌等信息，因此Mie散射已经被广泛应用于纳米颗粒的粒径表征和形貌分析。
除此之外，纳米材料还具有非线性光学效应，例如二次谐波产生和光学致变色等效应。
由于这些效应不仅与纳米颗粒尺寸有关，还与其表面修饰和结构优化等因素密切相关，因此纳米光学研究已经成为当前热门领域之一。
2.纳米材料的电学性质与光学性质类似，纳米材料的电学性质也呈现出许多新颖的效应，主要与其尺寸和表面修饰等相关。
首先，大量研究表明，纳米颗粒的电导率和介电常数等基本电学特性与其尺寸和形貌密切相关。
特别地，当纳米颗粒具有良好的单晶结构时，其在电学性能方面表现出极高的性能，这种现象被称为量子尺寸效应。
通过调控纳米颗粒的尺寸可以实现对其电学性能的优化，从而开发出更可靠的电子器件和储能材料等。
其次，纳米材料具有超线性电学特性。
与传统材料不同，当外加电场强度增强时，纳米材料的电流响应不是线性变化的，而是呈现出明显的非线性增加，这种现象被称为电学Kerr效应。
通过利用这种效应可以开发出高性能电光调制器件和光学开关等器件，这对于信息通信技术的进一步发展具有重要意义。
纳米材料的电化学特性研究
纳米材料的电化学特性研究纳米材料是目前科技领域中研究最为活跃的领域之一，因其在电子、生物、医学等领域中特殊的性质而备受关注。
其中，在电化学领域中的研究应用中，纳米材料的电化学特性是其重要的研究方向之一。
一、纳米材料的电化学特性随着纳米科技的快速发展，研究人员发现，纳米材料具有与大尺寸材料不同的电化学特性。
纳米材料能够在电极表面形成大量的过渡状态，在电子传输和催化反应等方面表现出卓越的性能。
这种特殊的电化学行为可以增强电极材料的功能，让其在化学电池、超级电容器等领域中发挥重要作用。
二、纳米材料的材料特性纳米材料具有比表面积大、尺寸小、特殊的光学、磁学、电学性能等显著特点。
这些优越的特性使其在生物学、医学、催化学、光学、电化学等多个领域的研究和应用中具有广泛的前景和应用价值。
例如，在电极应用中，纳米材料具有更高的电活性面积，使其具有更强的电化学反应活性。
此外，纳米材料可易于形成连续的电子传输通道，这种特殊的催化性质能够促进化学反应过程。
三、纳米材料的电化学应用在电池领域中，纳米材料可以增强电极材料的活性，提高电池的性能和寿命。
石墨烯、二维材料和硅纳米颗粒等纳米材料的应用在锂离子电池中可以增加电池的能量密度和倍率，推动现代移动设备和纯电动汽车的飞速发展。
在超级电容器中，纳米材料也表现出了良好的表现。
以锂钛石的二维材料为例，其比表面积与电容量的组合非常有利，使其在超级电容器领域的研究中具有广泛的应用前景。
此外，纳米材料在催化学领域中也有重要应用。
金属纳米颗粒具有高表面积和规律的孔道结构，能够提高反应速率和选择性。
另外，有机/无机复合纳米材料和纳米合金也在电化学催化学中表现出亮点，提高反应转化率和选择性。
四、发展趋势与展望面对日益发展的纳米材料领域，人们将不断寻求新的电化学应用，以满足其在能源领域和环保领域等方面的需求。
其中，随着石墨烯、二维材料、金属纳米粒子和生物材料等纳米材料的合成和制备技术不断发展，我们可以预见，这些材料在电化学领域中的应用将会更加广泛、创新和有益。
纳米材料的光电学性质及其应用研究
纳米材料的光电学性质及其应用研究纳米材料是指粒子尺寸小于100纳米的材料，在这个尺度下具有特殊的物理、化学和生物学性质。
尤其是纳米材料的光电学性质表现出了异于其他材料的特殊性质，因此在现代科技中得到了广泛的关注和应用。
本文将从纳米材料的光电学性质入手，探讨其应用研究的进展情况。
一、纳米材料的光电学性质光电学性质是指材料在光的照射下发生的物理和化学变化，包括光的吸收、反射、透过、散射等。
在纳米材料中，由于其尺寸的特殊性质，光电学性质表现出了许多与传统材料不同的特性。
1. 荧光性质纳米材料可表现出特殊的荧光性质。
当光子入射到纳米材料中时，电子和空穴会被激发出来，产生荧光。
纳米粒子的荧光强度和颜色可以通过材料的大小、形状和表面修饰来精确调控。
利用这些特性，可开发出基于荧光探针的生物传感器和荧光显示技术等应用。
2. 表面增强拉曼散射效应纳米材料表面可以形成等离子体共振，使光的电场和材料中的振动模式相互耦合，导致表观散射光强度的增强，称之为表面增强拉曼散射效应。
这种效应可以使分子的拉曼散射效应增强数千倍，实现高灵敏的分子检测和生化分析。
3. 光伏效应纳米材料具有高比表面积和良好的载流子传输性能，因此对太阳光的吸收率和光电转换效率高。
纳米材料的光伏效应已广泛应用于柔性太阳能电池和光化学电池等领域。
4. 表面等离子体共振纳米材料的表面等离子体共振是指光波在纳米材料表面形成的等离子体振荡现象。
这种现象可以提高光的传输效率和局域化表面加热效应，从而实现纳米颗粒的光热治疗和高分辨率成像。
二、纳米材料的应用研究因为纳米材料具有特殊的光电学性质，其在各个领域的应用研究也日益深入。
1. 生物医学纳米材料在生物医学领域有广泛的应用，例如纳米颗粒的荧光成像、药物释放和光热治疗等。
荧光纳米颗粒作为生物标记物和荧光成像探针，可实现对细胞、分子和组织的高灵敏检测。
纳米颗粒还可以用作携药体或释放药物的载体，实现精准的靶向治疗。
通过将纳米颗粒与光结合，还可以实现光热转换，将光能转化为热能，实现光热治疗。
纳米材料的电学性质研究及应用
纳米材料的电学性质研究及应用纳米材料是一种新型材料，因其特殊的尺寸效应和表面效应，具有与宏观尺寸材料不同的物理、化学和电学性质。
在过去的几十年中，纳米材料的研究和应用已经取得了长足的进展。
其中，纳米材料的电学性质研究及应用是一个重要的研究方向。
一、纳米材料的电学性质研究纳米材料的电学性质与其尺寸和形貌密切相关，主要体现在电阻率、电导率、介电常数、电荷密度等方面。
1. 电阻率随着材料尺寸的不断减小，纳米材料中电子与原子间的散射减少，导致电子传输的流动路径减短，使电阻率降低。
同时，纳米材料还存在量子尺寸效应和界面效应等因素，使其电阻率表现出复杂的尺寸依赖性。
例如，在纯银的纳米线中，当直径小于50nm时，电阻率随直径增加而降低，但当直径小于10nm时，电阻率开始升高。
2. 电导率纳米材料的电导率与电阻率有相似的尺寸依赖性。
当材料尺寸减小到一定大小时，电导率会发生突变。
这是因为纳米材料中的电子受到晶格的限制，不再能够自由运动，从而阻碍了电子的导电。
3. 介电常数介电常数主要与材料的极化和导电性质有关。
随着尺寸的减小，纳米材料中电子的极化效应和界面效应越来越明显，从而导致介电常数的改变。
例如，在氧化锌的纳米晶体中，当粒径小于50nm时，介电常数会出现明显增加。
4. 电荷密度纳米材料的电荷密度与其表面形貌和化学成分有关。
在纳米颗粒表面，由于分子结构的改变和表面能的变化，通常会出现电子传输发生和化学反应发生的巨大变化。
以上是纳米材料电学性质的主要特征，而在实际应用中，更多的是关注纳米材料的电学性质所带来的一系列重要应用。
二、纳米材料的电学性质应用纳米材料的电学性质研究为其应用提供了重要的理论基础，同时也使得其应用领域更加广泛。
1. 生物医学纳米材料的电学性质具有较高的生物相容性和生物可降解性，可以在生物医学领域中应用。
例如，利用吸附纳米颗粒的特殊表面性质，可以研制出用于医学影像学和肿瘤治疗的纳米颗粒。
2. 能源存储纳米材料的电学性质能够提高电化学能量储存和释放的效率，因此在能源存储领域中有重要应用。
CdS纳米材料的制备及其电学性质研究
CdS纳米材料的制备及其电学性质研究近年来，纳米领域的发展引起了人们极大的兴趣和热情，纳米材料逐渐成为材料科学研究的热点之一。
CdS纳米材料作为一种新型半导体材料，具有许多优良的电学、光学性质，在光电领域、生物医学领域等方面具有广泛的应用前景。
本文将介绍CdS纳米材料的制备方法及其电学性质研究进展。
一、 CdS纳米材料的制备方法CdS纳米材料的制备方法主要包括物理和化学两种方法。
物理方法包括凝聚态法、气相法、水热法等，化学方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳法等。
1、水热法水热法是一种简单、低成本的化学制备方法。
通过在高温高压下使CdS纳米晶体自组装形成，能够得到高质量的CdS纳米材料。
水热法制备CdS纳米材料的步骤主要包括如下几个步骤：（1）溶液混合：将Cd(NO3)2和Na2S溶解在去离子水中，得到CdS纳米材料的前体溶液。
（2）反应条件：将前驱体溶液放入高温高压反应体系中，在一定的反应时间内进行反应。
（3）沉淀和清洗：将反应后的CdS沉淀通过离心分离，用去离子水进行多次清洗，保证产品纯度。
2、微乳法微乳法是一种新型的化学制备方法，与传统的溶胶-凝胶法相比，微乳法可以得到更为均匀的CdS纳米材料。
其制备步骤如下：（1）制备微乳：将表面活性剂、油、水混合物通过高能超声波或机械搅拌等方法均匀搅拌，制备微乳。
（2）CdS纳米材料的合成：在微乳中加入Cd(NO3)2和Na2S溶液混合，充分混合后进行加热反应。
（3）清洗和分离：将反应产生的CdS纳米材料用去离子水洗涤清洗，并离心分离沉淀，得到CdS纳米粒子。
二、CdS纳米材料的电学性质研究CdS纳米材料的电学性质是其应用范围的决定因素之一，研究CdS纳米材料的电学性质对于其应用具有重要的意义。
CdS纳米材料的电学性质主要包括导电性、能带结构和光电特性等。
1、导电性CdS纳米材料的导电性受到其晶体结构和尺寸等多种因素的共同影响。
研究发现，CdS纳米材料呈现出明显的尺寸效应，纳米粒子尺寸越小，其导电性越强。
纳米材料电学性质的研究资料
纳米材料电学性质的研究摘要：纳米体系中，电子波函数的相关长度与体系的特征尺寸相当，电子不再能够视为处于外场中运动的经典粒子，其波动性在电子输运过程中得到充分体现，因此表现出特殊的电子能态特性。
文中主要对半导体的电学性质归纳总结，如自由载流子的浓度与温度的关系、掺杂对能带结构和载流子浓度的影响、半导体的电导率如何依赖于载流子的浓度和迁移率等，以及纳米半导体的介电行为（介电常数、介电损耗）及压电特性等。
同时对硅纳米体系的电学性质做一些概况总结，并对其应用前景作进一步展望。
关键词：纳米材料、纳米半导体、电学性质、纳米硅体系一、绪论随着纳米科技的发展，高度集成化的要求及原件和材料微小化趋势下，纳米材料无疑将成为主角。
纳米半导体更是展现出诱人的应用前景。
纳米半导体粒子的高比表面、高活性、特殊的特性等使之成为应用于传感器方面最具前途的材料。
它对温度、光、湿气等环境因素是相当敏感的。
外界环境的改变会迅速引起表面或界面离子价态电子输运的变化；利用其电阻的显著变化可作成传感器，其特点是响应速度快、灵敏度高、选择性优良。
目前，该领域的研究现况是：(i)在纳米半导体制备方面，追求获得量大、尺寸可控、表面清洁、制备方法趋于多样化、种类和品种繁多。
(ii)在性质和微结构研究上着重探索普适规律。
(iii)研究纳米尺度复合，发展新型纳米半导体复合材料。
(iv)纳米半导体材料的光催化及光电转换研究。
二、纳米材料的电子能态特性2.1 纳米材料的电子结构纳米材料的尺寸在1nm~100nm之间，体系中只含有少数的电子，此时电子的结构与单个原子壳层结构十分类似，可以借助处理原子的电子结构模型粗略地求出。
如果将这一体系看成是一个势阱，则电子被限制在此势阱中。
显然电子可占据的能级与势阱的深度和宽度有关。
在强限制的情况下，即势阱很深时，纳米材料具有类原子的特性，可称为类原子材料。
它的基态与所包含的电子数目的奇偶性有关，从而影响到它的物理性质。
纳米结构材料的电化学性质与应用研究
纳米结构材料的电化学性质与应用研究近年来，人们对纳米材料的研究越来越深入，其中纳米结构材料成为研究的热点之一。
纳米结构材料具有较大的比表面积、粒径小、较高的化学反应活性和电化学反应特性等特点，这些特点使其被广泛应用于电化学领域。
本文将着重介绍纳米结构材料的电化学性质及其应用研究。
1. 纳米结构材料的电化学性质纳米结构材料具有较高的表面能量和表面积，因此更容易发生化学反应和电化学反应。
此外，纳米结构材料中的电子和离子在小粒子中运动的自由度更高，反应速率更快。
比如，在锂离子电池中，纳米结构材料的电化学性质表现出以下几个方面：1.1 能储存更多的电荷纳米结构材料具有大量的表面积，可以提供更多的储存空间，能够存放更多的电荷。
这也是纳米材料被广泛应用于电池和超级电容器等领域的原因之一。
在研究中，人们利用纳米结构材料的这一性质，使得电池的能量密度得到了极大的提升，同时缩小了电池的体积。
1.2 更好的电导性能纳米结构材料具有高电导性能，由于其表面积很大，电信号的传递速度也很快。
这一特点被广泛应用于催化剂、传感器和电极等领域。
例如，在催化剂中，纳米结构材料通过提高反应组分的接触率和反应活性，从而提高催化剂的效率。
1.3 提高电化学反应速率由于纳米结构材料具有大量的表面积和高度的分散性，能够提供更多的反应界面，从而提高了电化学反应的速率。
这一特性在燃料电池和柔性电子器件等领域得到广泛的应用。
2. 纳米结构材料的应用研究2.1 用于柔性电子器件柔性电子器件是一种新型的电子器件，其最大的特点是具有良好的柔性，可以使其实现弯曲等变形。
纳米结构材料被广泛应用于柔性电子器件中，如柔性超级电容器、柔性锂离子电池等。
与传统的电子器件相比，柔性电子器件具有更好的适用性和更低的生产成本，是当前电子技术领域的热点之一。
2.2 用于燃料电池燃料电池实现了将燃料能直接转化为电能的过程，其最大特点是能够实现零排放。
纳米结构材料在燃料电池中得到了广泛应用，如氢气电池、甲醇电池、乙醇电池等。
纳米材料的电化学性能
纳米材料的电化学性能近年来，纳米科技的飞速发展，让人类开启了一个全新的科技时代。
纳米材料，作为纳米科技的核心之一，具有独特的结构和性质，引起了科学家们的广泛关注。
其中，纳米材料的电化学性能尤为重要，对于发展能源存储、电化学传感器、催化剂等领域有着重要的意义。
首先，纳米材料的电化学性能表现在其电导率和电化学活性上。
纳米材料的小尺寸和表面积大，使得其电子在材料中传输的路径更短，电导率更高。
比如，纳米材料常用于制备高性能电极材料，例如锂离子电池中的正极材料，纳米颗粒具有更高的放电容量和更好的循环稳定性。
此外，纳米材料的高比表面积也使其具有更好的电化学反应活性，例如在电化学传感器和催化剂中的应用。
纳米材料的丰富表面活性位点提供了更多的反应位点，从而增强了电化学反应的速率和效果。
其次，纳米材料的电化学性能还得益于其特殊的电子结构和能带结构。
由于纳米材料的尺寸在纳米尺度范围内，其电子能级呈现量子效应，对电子的束缚和散射更加显著。
这种局限效应使得纳米材料的能带结构和能级分布发生改变，导致电子的行为不同于宏观材料。
这也为纳米材料在电化学领域的应用提供了新的可能性。
例如，纳米颗粒在电极材料中的应用可以调控电子的能带边缘，从而改变材料的导电性和电化学储能能力。
此外，纳米材料的电化学性能还与其晶体结构和形貌有关。
纳米材料通常具有多晶或非晶结构，相较于单晶材料，其晶界和缺陷更多。
这些晶界和缺陷不仅影响了纳米材料的力学性能和稳定性，也对其电化学性能产生了重要影响。
纳米材料的晶界和缺陷可以提供更多的活性位点，从而增强电化学反应的速率。
同时，晶界和缺陷还可以调控纳米材料的表面电荷分布和电化学界面的反应动力学，对电极材料的电化学储能过程起到重要作用。
总之，纳米材料的电化学性能是纳米科技中一个重要的研究方向。
通过调控纳米材料的结构、形貌和晶界，可以改善其电导率、电化学活性和电化学稳定性，进而提高其在能源存储、电化学传感器、催化剂等领域的应用性能。
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纳米材料电学性质的研究摘要：纳米体系中，电子波函数的相关长度与体系的特征尺寸相当，电子不再能够视为处于外场中运动的经典粒子，其波动性在电子输运过程中得到充分体现，因此表现出特殊的电子能态特性。
文中主要对半导体的电学性质归纳总结，如自由载流子的浓度与温度的关系、掺杂对能带结构和载流子浓度的影响、半导体的电导率如何依赖于载流子的浓度和迁移率等，以及纳米半导体的介电行为（介电常数、介电损耗）及压电特性等。
同时对硅纳米体系的电学性质做一些概况总结，并对其应用前景作进一步展望。
关键词：纳米材料、纳米半导体、电学性质、纳米硅体系一、绪论随着纳米科技的发展，高度集成化的要求及原件和材料微小化趋势下，纳米材料无疑将成为主角。
纳米半导体更是展现出诱人的应用前景。
纳米半导体粒子的高比表面、高活性、特殊的特性等使之成为应用于传感器方面最具前途的材料。
它对温度、光、湿气等环境因素是相当敏感的。
外界环境的改变会迅速引起表面或界面离子价态电子输运的变化；利用其电阻的显著变化可作成传感器，其特点是响应速度快、灵敏度高、选择性优良。
目前，该领域的研究现况是：(i)在纳米半导体制备方面，追求获得量大、尺寸可控、表面清洁、制备方法趋于多样化、种类和品种繁多。
(ii)在性质和微结构研究上着重探索普适规律。
(iii)研究纳米尺度复合，发展新型纳米半导体复合材料。
(iv)纳米半导体材料的光催化及光电转换研究。
二、纳米材料的电子能态特性2.1 纳米材料的电子结构纳米材料的尺寸在1nm~100nm之间，体系中只含有少数的电子，此时电子的结构与单个原子壳层结构十分类似，可以借助处理原子的电子结构模型粗略地求出。
如果将这一体系看成是一个势阱，则电子被限制在此势阱中。
显然电子可占据的能级与势阱的深度和宽度有关。
在强限制的情况下，即势阱很深时，纳米材料具有类原子的特性，可称为类原子材料。
它的基态与所包含的电子数目的奇偶性有关，从而影响到它的物理性质。
另外，类原子材料内所包含的电子数目容易变化，电子数目的涨落会强烈的影响到类原子的能级结构和性质。
但对于非0维材料，电子的能级所处的基态和激发态的性质都与纳米尺度材料的具体性质、尺寸、形状有关。
2.2纳米材料的电子关联和激发当材料被减小到纳米尺寸时，电子之间的相互作用会得到加强。
由于电子电子被严格限制在一个很小的区域内，电子波函数受材料内表面的散射，而散射波和入射波的相互叠加，使所有的电子波函数都相互关联在一起，成为强关联的电子系统，从而改变了这些纳米尺度材料的物性。
同时原来的电子能级也会发生分裂，使得体系所处的基态的性质也会相应得发生改变。
电子被激发时，在原来的能级处会留下一个空穴。
电子-空穴之间的相互作用相应发生变化。
相互作用使得电子与空穴在一定时间内重新复合。
同时，电子或空穴也会在材料内扩散。
如果电子和空穴扩散到材料表面，被表面所捕获的时间小于电子-空穴对寿命时，那么不管是电子或空穴都将首先被表面捕获，而留下的激发态的电子或空穴保持相当高的浓度。
由此可以看出纳米尺度材料的激发态可能是长寿命和高浓度的，这就为研究和利用激发态或激发过程提供了可能。
2.3局域化输运和量子隧穿由于库仑堵塞能的存在，体系的充放电过程是不连续的，电子不能集体传输，而是一个一个单电子的传输，这种效应称为库仑阻塞效应，由于这种效应的存在，电流随电压的上升不再是直线上升，而是I-V曲线上呈现锯齿形状的台阶。
纳米材料体系中电子输运是相位相干的，经典的欧姆定律不再成立，电流电压的关系是非线性的。
体系的电导不仅与两侧两端之间的线路有关，还与测量点外的部分有关。
一个量子点上的单个电子穿过势垒进入到另一个量子点上的行为称为量子隧穿。
此时必须有V>e/C。
利用库仑阻塞和量子隧穿效应可以设计下一代的纳米结构器件，如单电子晶体管和量子开关等。
三、纳米半导体的电学特性3.1自由载流子浓度与温度的关系半导体中自由电子的行为可以用一种“理想电子气近似”来模拟。
用麦克斯韦-玻尔兹曼分布可得自由电子的浓度为n=N c exp（W F/kT），其中N c是导带的有效状态密度，它依赖于自由电子的有效质量和绝对温度。
类似可以得出空穴浓度的表达式p=N v exp[（-Wg-W F）/kT]，其中N v是价带的有效状态密度。
由此可以得到，电子浓度和空穴浓度的乘积仅与温度和能带结构有关，而与费米能级的位置无关，即np= N v N c exp（-W g/kT）= n i2，其中n i为本征载流子浓度。
在能带结构方面，带隙宽度W g是随温度上升而减小的。
对于硅，室温下的W g=1.126eV。
于是，硅材料的本征载流子浓度可以表示为n i=3.86×1023T3/2exp(T/565-6838/T)。
自由电子和空穴的浓度都取决于费米能级的位置。
他们是施主和受主杂质浓度、半导体能带结构和温度的函数，其大小可以用电中性条件来确定。
对于掺杂半导体，电中性条件为n + N A- = p + N D+式中，N A-是电离受主的浓度，N D+是电离施主的浓度。
3.2掺杂对能带结构和载流子浓度的影响掺杂之后的半导体能带会有所改变。
依照掺杂物的不同，本征半导体的能隙之间会出现不同的能阶。
施主原子会在靠近导带的地方产生一个新的能阶，而受主原子则是在靠近价带的地方产生新的能阶。
假设掺杂硼原子进入硅，则因为硼的能阶到硅的价带之间仅有0.045eV，远小于硅本身的能隙1.12 eV，所以在室温下就可以使掺杂到硅里的硼原子完全解离化。
掺杂物对于能带结构的另一个重大影响是改变了费米能阶的位置。
在热平衡的状态下费米能阶依然会保持定值，这个特性会引出很多其他有用的电特性。
举例来说，一个p-n结面的能带会弯折，起因是原本p型半导体和n型半导体的费米能阶位置各不相同，但是形成p-n结面后其费米能阶必须保持在同样的高度，造成无论是p型或是n型半导体的导带或价带都会被弯曲以配合结面处的能带差异。
通常掺杂浓度越高，半导体的导电性就会变得越好，原因是能进入导带的电子数量会随着掺杂浓度提高而增加。
掺杂浓度非常高的半导体会因为导电性接近金属而被广泛应用在今日的集成电路制作过程来取代部分金属。
需要特别说明的是即使掺杂浓度已经高到让半导体“退化”为导体，掺杂物的浓度和原本的半导体原子浓度比起来还是差距非常大。
3.3半导体的电导率如何依赖于载流子浓度和迁移率在低温下，由于载流子浓度随温度呈指数式增大（施主或受主杂质不断电离），而迁移率也是增大的（电离杂质散射作用减弱之故），所以这时电导率随着温度的升高是上升的（即电阻率下降）。
在室温下，由于施主或受主杂质已经完全电离，则载流子浓度不变，但迁移率将随着温度的升高而降低（晶格振动加剧，导致声子散射增强所致），所以电导率将随着温度的升高而减小（即电阻率增大）。
在高温下，这时本征激发开始起作用，载流子浓度将指数式地很快增大，虽然这时迁移率仍然随着温度的升高而降低（晶格振动散射散射越来越强），但是这种迁移率降低的作用不如载流子浓度增大的强，所以总的效果是电导率随着温度的升高而上升（即电阻率下降）。
半导体开始本征激发时起重要作用的温度，也就是电阻率很快降低的温度，该温度往往就是所有以pn结作为工作基础的半导体器件的最高工作温度（因为在该温度下，pn 结即不再存在）；该温度的高低与半导体的掺杂浓度有关，掺杂浓度越高，因为多数载流子浓度越大，则本征激发起重要作用的温度——半导体器件的最高工作温度也就越高。
所以，若要求半导体器件的温度稳定性越高，其掺杂浓度就应该越大3.4纳米半导体的介电行为及压电特性纳米半导体材料的介电常数随测量频率的减小呈明显上升趋势，而相应的常规半导体材料的的介电常数较低，在低频范围内上升趋势远远低于纳米半导体材料。
在低频范围内，纳米半导体材料的介电常数呈现尺寸效应，即粒径越小，其介电常数较低，随粒径增大，介电常数先增加然后下降，在某一临界尺寸呈极大值。
对某些纳米半导体材料而言，其界面存在大量的悬键，导致其界面电荷分布发生变化，形成局域电偶极矩。
若受外加压力使偶极矩取向等发生变化，在宏观上产生电荷积累，从而产生强的压电效应，也就是说纳米块体的压电性是由界面产生的，而不是颗粒本身。
颗粒越小，界面越多，缺陷偶极矩浓度越高，对压电性贡献越大。
而相应的粗晶半导体材料粒径可达微米数量级，因此其界面急剧减小，从而导致压电效应消失。
四、纳米硅体系电学性质的研究进展近年来，人们对于纳米硅体系的电学性质的研究给予了广泛关注，本文以纳米硅薄膜和基于MEMS工艺制作的硅纳米线为例，探讨近年来在纳米硅体系的电学性质领域所取得的进展。
4.1纳米硅薄膜的低温电输运机制纳米硅薄膜属于微晶硅的一种，由硅氢网络和硅晶粒组成，具有微晶硅的基本特性，但与通常的微晶硅薄膜相比，纳米硅薄膜中的微晶粒仅为3~8个原子层，晶粒间距仅为2～4个原子层，即纳米硅薄膜中的微晶粒尺寸更小，排列更紧密。
纳米硅薄膜具有更高的电导率和更好的温度稳定性，并表现出室温可见发光和低温下的量子共振隧穿等一系列低维特性。
微晶硅和纳米硅的电输运机制一直是人们感兴趣的问题。
它们的电导(包括本征和掺杂的)存在两个显著的特点：1)在很宽的温度范围内薄膜的电导激活能是渐变的；2)在低温下薄膜仍保持很高的电导率。
徐刚毅等根据HQD 模型纳米硅薄膜的电输运可归结为热辅助隧穿过程：电子首先被激发到量子点中，然后以隧穿的方式传导。
纳米硅的电输运应归结为两部分：由HQD 模型描述的热辅助隧穿过程和费米能级附近定域态之间的Hopping 传导。
电导率完整的表达式应为σ=σ0exp(-ΔE/kBT)·erfc[e/><q2 8]+1/6e 2R 2υphg(EF)exp(-2aR)exp(-W/kBT)。
上式等号右边分别对应于热辅助隧穿过程和费米能级附近定域态之间的Hopping 传导。
可见在实验温度范围内上式的计算值与实验值符合得非常好。
图1 曲线a 和b 分别是热辅助隧穿过程和Hopping 传导的计算结果，曲线c 为两种电导率之和。
在很宽的温度范围(500 K —20 K)对本征和掺磷纳米硅薄膜的电导进行了系统地研究，认为在高温段(T>200 K)纳米硅的输运机制是以HQD模型所描述的热辅助的晶粒间电子隧穿为主；而低温段(T<100 K)电导主要由纳米硅带隙中费米能级附近定域态之间的Hopping传导决定。
纳米硅薄膜中的定域态来自非晶层、硅晶粒表面以及硅晶粒内部的缺陷和应变等因素造成的大量缺陷态。
4.2基于MEMS工艺制作的硅纳米线及其电学性质载流子浓度和迁移率是半导体材料最基本的电学特性。
通过掺杂可以提高硅纳米线的载流子浓度。
高载流子浓度对半导体的能带有重要影响从而对半导体光吸收边附近的吸收特性有若干重要影响，最终导致带隙随载流子浓度变化，研究发现，随着硅纳米线直径的减少其能带宽度增加。