硅纳米线制备的研究

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硅纳米线连接的分子动力学模拟研究

硅纳米线连接的分子动力学模拟研究
首先，我们采用分子动力学模拟方法，建立一个包括硅纳米线和分子的原子模型。

该模型由硅纳米线和苯分子组成。

硅纳米线的表面通过对氢单层进行修饰，使其表面具有亲水性。

苯分子则作为模型分子，研究硅纳米线连接分子的过程。

模拟过程中，分子与硅纳米线距离被设定为5Å，以模拟硅纳米线表面的相互作用力和分子的扩散行为。

模拟时间为5ps。

我们通过分析模拟数据得到了以下结论：在5ps的模拟时间内，苯分子经过不断扩散和旋转，最终成功连接到硅纳米线上。

具体来讲，当分子与硅纳米线表面距离小于2Å时，两者会产生相互作用力，使得分子靠近硅纳米线表面。

然后，分子随着热运动不断扩散，并旋转至最优连接的方向。

当分子与硅纳米线的距离小于1.5Å时，分子会稳定吸附在硅纳米线表面。

此时，分子上的活性基团可以与硅纳米线表面的电子形成化学键。

整个连接过程的动力学行为受到硅纳米线表面的化学性质和分子的活性基团结构的影响。

本研究结果展示了硅纳米线连接分子的动力学行为，为设计和制造新型分子电子器件提供了理论指导。

我们的研究还表明，硅纳米线表面的化学修饰可以有效地调控硅纳米线表面的性质，从而影响其与分子的相互作用和连接能力。

此外，我们还发现分子的结构与硅纳米线表面的相互作用力对连接的稳定性和可靠性有着重要的影响，这也为设计具有更好的连接性能的分子电子器件提供了新的思路。

硅纳米线研究进展概述

影响，硅纳米线的拉曼峰值相对单晶硅有红移，同时呈现出明显
的不对称。Ｒｎｐｎｎｏｇ— ｉＷａｇ等比较了不同直径硅纳米线的ｇ拉曼特征后发现随着硅纳米线直径的减小，拉曼峰移向低频带，
并且发生了低频不对称宽化。激光辐射发热、压应力和声子限制效应都能使拉曼峰频移。Ｍ．．ｏｓｎｉｏｉＪＫｎｔｔｖａｎｃ等研究了硅纳米线的量子限制效应与非谐性之间的关系，现用激光加热发硅纳米线阵列的部分区域，会导致一阶拉曼峰发生位移和加宽，
第４０卷第８期
２１０２年４月
广
州
化
工
Ｖｏ．１４０Ｎｏ．８Ａｐｌ２２ｉｒ．０１
ＧｕｎｚｏｈｍｉａｎｕｔａｇｈｕＣｅｃｌＩｄｓｒｙ
硅纳米线研究进展概述术
郑红梅顾家祯袁志山，，
１４
广
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中含有该金属元素，导致纳米线不纯。
除了受硅纳米线结构的影响，纳米线的电学特性也取决硅
２拉曼特征
受到脆弱的结构形态、子限制效应、面氧化层和加热的声表
于其化学成分。裴立宅等发现对硅纳米线进行掺杂或减小硅纳米线的直径可提高载流子浓度及迁移率、场发射和电子输运
性能。Ｐｎｉ等” ｉＸｅ引发现掺杂物在径向分布不均匀，取决于ｇ这纳米线直径。ＣｎａｅＫ．Ｃａａｄｃｈｎ等对刚制备出的纳米线进行锂化。锂化前，新的纳米线的电阻为２ｉ，５ｋ）电阻率为００・．２ｎｃ锂化之后电阻为８Ｍｔ电阻率为３ｎ・ｍ，ｍ，ｆ，ｃ电子输送特性发生巨大变化。ｚＹＺａｇ等研究发现了硅纳米线掺杂状态．一ｈｎ和表面悬挂键之间一种新的物理耦合关系，而打开新的机遇从来发展纳米自旋电子学。

碳化硅纳米线的制备与性能研究进展

碳化硅纳米线的制备与性能研究进展×××××××××××××学校西安邮编×××摘要： SiC半导体材料的禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、饱和漂移速度高等特点使其在高频、高温、高功率、抗辐射等方面有良好的性能，被认为是新一代微电子器件和集成电路的半导体材，因此研究SiC纳米线材料具有重要意义。

Summary: SiC semiconductor materials with the big breakdown electric field width, high, thermal conductivity, saturated drifting velocity higher characteristic in the high frequency and high temperature, high power, resist radiation and good performance, and is considered to be a new generation of microelectronics devices and integrated circuit of the semiconductor material, so the study of SiC nanowires material to have the important meaning.关键词：纳米线,SiC,场效应晶体管,薄膜晶体管,光催化降解Key words: Nanowires, SiC, field effect transistor, thin film transistor, photocatalytic degradation.1 纳米材料的性能纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1—100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。

硅纳米线的制备

4.结语
硅纳米线近年来成为了研究热点之一, 并在大量制备硅纳米线的制备技术及生长机理的研究方面取得了较大的进展。目前制备的硅纳米线直径一般在数纳米至数十纳米之间, 长度可达到微米级。在取得喜人成果的同时，我们面临的主要问题是大而这些问题近年来在逐步得到解决或者说取得相应进展。而最终能否将这一新材料广泛用于人类社会的建设当中，还得靠在座的各位的共同努力，衷心希望我亲爱的老师、同学们，能在以后的科研、学习中，能
目前正在尝试用来制造新一代的“逻辑门”电路、计数器电路等，市场前景最看
好的是用其制造太阳能电池板。一般的单晶硅太阳能电池板在太阳光这的波段的反射
率高达35%，而在试验中，硅纳米线却能是反射率下降至5%以下，可以极大地提高太
阳光的利用率，从而提高太阳能发电的效率。作为一种新材料，在具有极大市场和研
究潜力的情况下，它的生产制备却是一个不小的问题。接下来，我们来了解一下它的制备方法。
2.制备方法
针对这种新材料，科学家们发现了很多种不同的制备方法，例如激光烧蚀法、
气相沉积法、热蒸发法、溶液法、硅衬底直接生长法、电化学法等等，但这些方法在实验室中虽然能够成功的制备出硅纳米线，但在实际的工业生产中，都有或多或少的问题。例如，激光烧蚀法作为首先能够大量制备硅纳米线的方法, 具有工序简单, 产品产量较大、纯度高、直径均匀等特点, 但设备昂贵, 产品成本较高;化学气相沉积法则在生产设备成本上降低较多, 但直径分布范围较大 , 纳米粒子链状纳米线所占比例增大。针对这种现象，近年来，科学家开始研究一种名为 MACE，即金属
的快，因此 AAO 孔所在处刻蚀慢，形成 SiNWs 阵列。
3.相关影响因素
在 CMACE 法制备硅纳米线阵列过程中，通过氧刻参数与聚苯乙烯球直径来控制硅

金属催化化学腐蚀法制备硅纳米线

ｃａｌｅｔｃｈｉｎｇ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔＯｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｂａｓｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｍｅｔａｌ－ａｓｓｉｓｔｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｅｔｃｈｉｎｇ
ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０）
材料之一。目前，硅纳米线在电子［１］、光电子＿３］、太阳能电
应用最为广泛）所形成的腐蚀液中进行腐蚀。当硅片浸入腐蚀液后，由于腐蚀液对硅的腐蚀速率在覆盖有金属颗粒的区
ＹＡＯＲｉｈｕｉ，ＣＨＥＮＺｉｍｉｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｉｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＹｉｎｇｃｏｎｇ，ＣＨＥＮＪｉｎｑｉａｏ
（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０；２ＳｔａｔｅＫｅｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ

化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展

化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展摘要：SiC纳米线具有优良的物理、化学、电学和光学等性能在光电器件、光催化降解、能量存储和结构陶瓷等方面得到广泛应用。

其制备方法多种多样其中化学气相沉积法（CVD)制备SiC纳米线因具有工艺简单、组成可控和重复性好等优点而备受关注。

近年来在化学气相沉积法制备SiC纳米线以及调控其显微结构方面取得了较多成果。

采用Si粉、石墨粉和树脂粉等低成本原料以及流化床等先进设备,通过化学气相沉积法制备出线状、链珠状、竹节状、螺旋状以及核壳结构等不同尺度、形貌各异的SiC纳米线并且有的SiC纳米线具有优良的发光性能、场发射性能和吸波性能等,为制备新型结构和形貌的SiC纳米线及开发新功能性的SiC纳米器件提供了重要参考。

目前,未添加催化剂时利用气相沉积法制备的SiC纳米线虽然纯度较高但存在产物形貌、尺度和结晶方向等可控性差;制备温度较高和产率相对较低的问题。

而添加催化剂、熔盐以及氧化物辅助可明显降低SiC纳米线的制备温度提高反应速率以及产率但易在SiC 纳米线中引入杂质。

将来应在提高SiC纳米线的纯度、去除杂质方面开展深入研究;还应注重低成本、规模化制备SiC纳米线的研究采用相应措施调控SiC纳米线的显微结构以拓宽SiC纳米线的应用领域。

本文综述了目前国内外采用化学气相沉积制备SiC纳米线的方法分析总结了无催化剂、催化剂、熔盐以及氧化物辅助等各种制备方法的优缺点并对未来的研究进行展望,期望为SiC纳米线的低成本、规模化制备和应用提供理论依据。

引言：SiC纳米线因具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等而表现出独特的电、磁、光、热等物理和化学性质。

同时SiC纳米线还具有优异的力学性能、抗腐蚀性、耐热性以及耐高温氧化性等，使其在复合材料和陶瓷材料的强化增韧中起重要作用调以及吸收性能好，可有效改善材料的场发射性能、催化性能、电化学性能及微波吸收性能等l1。

多功能性的SiC纳米线成为极具广泛应用潜力的理想新型材料。

硅纳米线的制备及其光学性质研究

硅纳米线的制备及其光学性质研究硅纳米线是一种直径在几纳米到几十纳米之间的纳米尺寸的硅材料，具有很好的机械、电子和光学性质。

因此，硅纳米线被广泛应用于光电器件、传感器、能源等领域。

本文将探讨硅纳米线制备方法及其光学性质研究的最新进展。

一、硅纳米线的制备方法目前，制备硅纳米线的方法主要有化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、电化学法、物理气相沉积法等多种方法。

下面将介绍其中几种方法。

1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种常用的制备硅纳米线的方法。

该方法是利用气相反应在高温条件下使硅源在载气中分解并在衬底上生长成硅纳米线。

其优点是操作简单、成本低，但是需要高温下进行反应，且硅纳米线的直径难以控制。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种化学合成硅纳米线的方法，目前已被广泛应用于制备硅纳米线。

该方法是将硅源与溶剂混合，并通过加热和干燥将其固化成凝胶，再进行热处理，使凝胶转化为纳米尺寸的硅颗粒。

其优点是可以控制硅纳米线的直径，并且还可以控制硅纳米线的形态，比如，可以制备锥形、球形等形态的硅纳米线。

3. 电化学法电化学法是一种制备硅纳米线的常用方法，它是通过在电解液中让硅材料通过电解来制备硅纳米线。

电化学法可以制备出高质量、高密度、高可控性的硅纳米线，在光电器件、化学传感器等领域有着广泛的应用。

二、硅纳米线的光学性质研究硅纳米线具有独特的光学性质，如增强拉曼散射信号、表面等离子体共振等。

其光学性质与硅纳米线的直径、长度、形态等有关。

下面将介绍几种硅纳米线的光学性质研究。

1. 硅纳米线的表面等离子体共振硅纳米线的表面等离子体共振是指硅纳米线表面的自由载流子与光之间的相互作用。

当光照射到硅纳米线表面时，光子会产生激发，并形成表面等离子体共振的现象。

该现象可以应用于传感器、光电器件等领域。

2. 硅纳米线的增强拉曼散射硅纳米线的增强拉曼散射是指硅纳米线表面与分子之间的相互作用所产生的拉曼信号增强现象。

该现象可以用于化学传感器、分子识别等领域。

多晶硅纳米线的湿法刻蚀及光学性质研究

开发研究多晶硅纳米线的湿法刻蚀及光学性质研究刘波(江西新能源科技职业学院，江西新余338012)摘要:介绍了采用湿法刻蚀的方法来制备多晶硅纳米线，通过扫描电镜、反射率测试和XRD晶形分析等手段来对制备样岛的形貌和光学性质进行表征。

通过实验研究HF浓度、AgNOs浓度、H2O2浓度、反应时间对硅纳米线表面形貌和漫反射率的影响，从而得到刻蚀的最佳条件,制备出低反射率而又均匀的多晶硅纳米线材料。

关键词:湿法刻蚀；多晶硅;硅纳米线；反射率1硅材料及其物理特性1.1硅纳米线概念所谓纳米线，是一种在横向上被限制在100nm以下，纵向上没有限制的一维材料。

硅纳米线是一种新型的一维半导体纳米材料，线体直径一般在10nm左右，内晶核实单晶硅，外层有一层Si。

?包覆层。

硅纳米线可以通过紫外光电子刻蚀、反应性离子刻蚀、金属有机物化学气相沉积等方法制备得到。

在场效应晶体管、单电子探测器、双向电子泵、双重门电路、纳米线阵列方面都有硅纳米线的应用。

1.2硅纳米线特性1.2.1载流子浓度与迁移率载流子浓度和迁移率是半导体材料最基本的电学特性。

掺杂硅纳米线的电阻率很低，所以通过掺杂可提高硅纳米线的载流子浓度。

高载流子浓度对半导体能带有重要影响，从而对半导体光吸收边附近的吸收特性有若干重要的影响,最终导致带隙随载流子浓度变化。

1.2.2场发射特性场发射是利用肖特基效应，将指向导体表面的强电场(即所谓的提拉电场)作用于导体的表面，使其表面势垒降低、变窄，当势垒的宽度窄到可以与电子波长相比拟时，电子的隧道效应开始起作用，部分高能电子就可顺利穿透表面势垒进入真空。

2实验讨论在这次试验中,我们通过改变HF浓度、AgNOs浓度、HQ?浓度、反应时间，来制备不同的硅纳米线样品。

每个实验只改变一个条件作为自变量,其他条件则完全相同，通过阶梯性改变自变量的值来得到不同的硅纳米线样品组。

使用紫外分光光度计测试样品组反射率,分析实验测试结果，得到自变量最佳条件。

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图2.4 H2O2 浓度分别为 0.2M，0.5M， 1M 和 2.0M 时，刻蚀 15min后的 SiNWs 对应的 SEM 图
3、反射性能的研究

SiNWs 反射光谱
图3.1 (a) 长 2μm 直径 300nm 的 SiNWs 阵列的 SEM 图； (b) a 中 SiNWs 阵列和抛光硅片的积分球反射光谱
3.1 SiNWs 的反射随长度和直径的变化
图3.2 SiNWs 中的光路示意图
图3.3 (a) 长度分别为 400nm，1.0μm，1.4μm，图3.4 长 3.5μm，直径分别为 340nm、290nm、 1.7μm，2.3μm 的 SiNWs 反射谱； 210nm 和 150nm 的 SiNWs 阵列的反射光谱 (b) 抛光硅片和 400nm 长 SiNWs 的反射谱
2.1 刻蚀别为 30W， 50W， 70W 和 100W 时 PS 球的 SEM 图
2.2 刻蚀溶液浓度对 SiNWs 制备的影响

HF 浓度对 SiNWs 制备影响和 H2O2 浓度对 SiNWs 的影响
图2.3 (a) (b) (c) (d) HF 浓度分别为 1M， 2M， 3M， 5M 时，刻蚀 15min 后的 SiNWs 对应的 SEM 图
总结与展望

总结 1. 以聚苯乙烯球为模板，结合氧刻设备可制备出直径可调的硅纳米线 2.硅纳米线的光反射性能受纳米线尺寸影响期望

1. 在硅纳米线的制备方面，金属辅助催化刻蚀法的影响条件以及刻蚀机理还有待研究
2. 在硅纳米线的光学性质方面，硅纳米线的尺寸对光吸收影响还有待研究。

限域催化刻蚀制备硅纳米线及其表面减反特性研究
1、绪论

太阳能光伏技术是清洁、无污染、可再生的绿色能源技术，已成为解决能源危机和缓解环境污染的有效途径之一硅纳米线因其独特的结构、光学、电学性质，在提高太阳电池的转换效率、降低生产成本等方面都具有极大的潜力与价值。

1.1 几种硅纳米线制备方法

金属催化VLS法反应离子刻蚀(RIE)法

金属催化化学刻蚀(MACE)法
图1.1 VLS法生长硅纳米线
图1.2 SiO2为模板RIE制备SiNMs
图1.3 以 PS 球为模板 MACE 法制备 SiNWs 阵列示意图
2、本文硅纳米线的制备
图2.1 以 PS 球模版MACE 法制备 SiNWs 的示意图