半导体纳米材料的制备方法
半导体纳米材料的制备及其应用
半导体纳米材料的制备及其应用随着科学技术的不断进步，各种新材料不断涌现，其中半导体纳米材料得到了越来越广泛的研究和应用。
本文就半导体纳米材料的制备及其应用进行探讨。
一、半导体纳米材料的制备1. 传统的制备方法传统的半导体材料制备一般采用物理气相沉积、化学气相沉积等方法，这些方法不仅需要高温高压，还存在着细颗粒度的问题，因此，对于制备高质量、大面积纳米材料来说并不是很适用。
2. 新兴的制备方法目前，纳米技术的快速发展推动了制备半导体纳米材料的新兴方法，如磁控溅射、电化学制备、光化学制备等。
这些方法利用了纳米尺寸下的自组装、自组装和几何约束等效应，能够制备出高质量、高效率的纳米材料，也可以通过一些物理和化学的变形制备出各种形态的材料。
二、半导体纳米材料的应用1. 光电材料半导体纳米材料具有良好的光学性能和电性能，特别是能够产生量子点效应，因此在光电领域有着广泛的应用。
比如太阳能电池、发光二极管、激光器、荧光体、光传感器等。
2. 生物医学材料纳米材料的尺寸与生物细胞的相似，易于与细胞发生调制作用，可以用于生物医学材料的制备。
半导体纳米材料在医学成像、细胞标记和药物释放等方面也有着广泛的应用。
3. 应用于环境治理半导体纳米材料在环境治理方面也有着广泛的应用。
例如利用纳米铁等半导体纳米材料处理水、土壤等环境污染问题，达到清除有害物质的目的。
三、半导体纳米材料的未来展望随着半导体纳米材料的制备技术的不断发展和成熟，其应用范围也会越来越广泛。
未来，半导体纳米材料在信息技术、新能源、环境治理、生物医学等领域将会有更多的应用。
同时，在验证新型材料的技术上，半导体纳米材料也将有更多的创新和突破。
对此，我们应该始终关注和推动半导体纳米材料的研究，不断拓展它们的应用领域。
结语总之，半导体纳米材料是一种有着广泛应用前景的新型材料。
在制备技术和应用研究上，我们应该创新思想、加强研究，为纳米科技的进一步发展提供新的思路和方向。
电催化法制备半导体纳米颗粒的实验步骤
电催化法制备半导体纳米颗粒的实验步骤半导体纳米颗粒在能源转换、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
电催化法作为一种有效的制备半导体纳米颗粒的方法，已经引起了广泛的研究兴趣。
本文将介绍电催化法制备半导体纳米颗粒的实验步骤。
1. 实验准备首先，完成实验室的准备工作。
清洁实验台面，准备所需的实验器材和试剂。
确保实验室环境的清洁和安全。
2. 制备电化学池接下来，制备电化学池。
选择适当大小的电化学池，将工作电极和参比电极安装在电化学池内。
工作电极可以选择合适的半导体材料，比如氧化铁、二氧化钛等。
3. 准备电解液根据实验需要，准备合适的电解液。
电解液的成分和配比会对纳米颗粒的形貌和性质产生影响。
可以选择溶剂、电解质和模板剂等组成电解液。
4. 实验方案设计制定合理的实验方案，确定所需的实验条件。
包括电流密度、电解液浓度、温度等因素。
同时，根据所选择的半导体材料，确定所需的实验时间和电化学反应条件。
5. 实验操作将电解液注入电化学池中，先进行预处理以去除杂质。
然后，加入所需的草酸等物质，作为催化剂，促进电化学反应的进行。
6. 施加电压将电极连接到电源上，并施加适当的电压。
根据所需的电流密度和电化学反应的速率，确定合适的电压值。
设定好时间，保持电流稳定。
7. 收集产物在电化学反应进行的同时，观察电极的颜色变化和反应产物的生成情况。
根据实验要求，可以在特定时间点或达到特定的电沉积量后停止反应。
然后，将电极从电化学池中取出，并将其放入适当的容器中。
8. 实验数据分析对所获得的半导体纳米颗粒进行物理和化学的表征分析。
可以利用扫描电子显微镜（SEM）观察纳米颗粒的形貌和粒径分布，利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）测定其光学性质等。
9. 结果讨论与结论根据实验数据分析的结果，讨论产物颗粒形貌和性质的相关因素。
分析实验结果的合理性和可行性，并与已有的研究进行比较和讨论。
最后，得出实验的结论，总结电催化法制备半导体纳米颗粒的优势和局限性。
半导体纳米晶和量子点
半导体纳米晶和量子点是当前研究最为热门的材料，它们具有非常独特的电子结构和光学性质，因此在各种器件中被广泛应用。
本文将着重讨论的制备方法、电子结构和应用。
一、半导体纳米晶的制备方法半导体纳米晶制备的主要方法包括溶胶-凝胶法、气相生长法、电化学法、离子束溅射法等。
其中溶胶-凝胶法是最常用的方法之一，它利用溶胶（即溶解后未结晶的物质）与凝胶剂（例如乙二醇、聚乙烯醇等）反应制备纳米晶。
气相生长法则是制备质量较高的半导体纳米晶的重要手段。
这种方法通常涉及半导体材料的反应蒸发、热分解和CVD等过程，因此所得产品的晶格结构和纯度非常高。
二、半导体纳米晶的电子结构半导体纳米晶的电子结构是与其尺寸密切相关的，因为它们的空间限制导致均匀构成物的能级阻塞发生变化。
由于其体积非常小，半导体纳米晶的能量结构具有与传统宏观粒子不同的性质，属于一种新型的量子结构。
纳米晶越小，固有的能量末端态与价带顶端态之间的能隙就越大。
这种能隙的增大意味着半导体材料在吸收或释放光子时所需的能量更高，因此它们表现出不同的光谱、吸收和发射特性。
此外，半导体纳米晶的电子能级结构还直接影响它们在不同器件中的应用。
三、量子点的制备和特性量子点是具有非常小尺寸的半导体纳米结构，其直径通常在1-10nm量级。
量子点非常独特，因为它们的电子能级比宏观物质更容易受到限制，因此其能级结构也发生了变化。
由于量子点受到限制，导致非常少量的电荷就可以显著地影响其电学性质。
该特性使得量子点被广泛应用于特定应用，例如光电器件、生物传感、荧光探针等。
量子点的制备方法主要有溶液法、气相生长法、电化学合成法等。
溶液法是其中应用最广泛的方法之一，它可以通过对不同物质溶液的控制，来调节量子点的大小和电学性质。
气相生长法通常用于生长较大直径量子点。
此外，电化学合成法则利用电极电势变化来控制量子点的合成，制备的量子点比溶液法得到的更为可控。
四、量子点的应用量子点在光电子学和生物学等领域中被广泛应用。
半导体纳米晶的制备和表征
半导体纳米晶的制备和表征半导体纳米晶作为一种重要的材料，在电子、光电子学、能源存储等领域中有广泛的应用。
在这些应用中，纳米晶的表征和制备技术也显得至关重要。
本文将介绍半导体纳米晶的制备和表征方法。
一、化学合成法化学合成法是纳米晶制备中最常用的方法。
在这种方法中，通常通过溶液反应合成纳米晶。
溶液通常是由分子前体、分散剂、表面活性剂等组成的。
分散剂和表面活性剂的作用是调节纳米晶的大小和形状。
化学合成法制备纳米晶通常具有较高的单分散度和可控性。
通过化学合成法可以合成各种半导体纳米晶，如II-VI族的CdSe、CdS，III-V族的InP、GaAs等。
其中，CdSe是应用最广泛的一种纳米晶，由于其在可见光范围内的吸收能力非常强，因此常用于太阳能电池、荧光探针、生物成像以及固态照明等方面。
二、物理气相沉积法物理气相沉积法是通过加热固态材料，使之升华并在基底上形成薄膜的方法。
在这种方法中，固态材料在高温下升华，并在基底表面沉积出纳米晶。
物理气相沉积法可以通过改变材料的温度、气体流量、压力等条件来控制纳米晶的大小和形状。
物理气相沉积法具有较高的生长速率和良好的晶体质量，因此在半导体器件制备中应用广泛。
例如，氮化硅（SiNx）薄膜是制备电子器件中重要材料之一，物理气相沉积法可以制备高质量氮化硅薄膜。
三、表征方法表征方法是分析纳米晶结构和性质的重要手段，通过表征方法可以了解纳米晶的晶体结构、形貌、大小分布、光学性质等信息。
1. 透射电镜（TEM）透射电镜可以对纳米晶形态、晶格结构等进行详细分析。
通过透射电镜可以获得纳米晶的直径、形态、晶格结构等信息。
透射电镜还可以分析多晶合金中的晶体结构和晶界的性质。
2. X射线衍射（XRD）X射线衍射可以确定纳米晶中的晶体结构和晶格参数。
通过衍射图谱可以确定纳米晶的尺寸、组成、结晶程度等信息。
X射线衍射还可以用于分析多晶体系中的晶界信息。
3. 紫外可见吸收光谱（UV-Vis）紫外可见吸收光谱可以用于分析纳米晶的光学性质，并确定其带隙能级。
半导体纳米材料的制备与应用
半导体纳米材料的制备与应用随着材料科学技术的不断进步，半导体纳米材料在能源、生物医学、信息等领域的应用逐渐扩大。
因此，半导体纳米材料的制备与应用在学术研究和实际生产中得到越来越多的关注。
一、半导体纳米材料的制备方式半导体纳米材料的制备方式分为以下几种：1. 生长法。
生长法是指通过化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等方法，在载体表面或表面上制备半导体纳米材料。
其中，化学气相沉积法是一种常见的方法，通过分解含有半导体元素的气体，在高温下使半导体元素沉积在基底表面形成纳米颗粒。
2. 结晶法。
结晶法是指利用溶解度差异，控制晶体的生长方向，使半导体原子在液相或气相中集聚，形成纳米晶体。
3. 纳米压缩。
纳米压缩是一种通过压缩纳米粒子形成纳米材料的制备方法。
将半导体粉末或纳米颗粒放置在高压环境下，通过物理力量作用将颗粒压缩合成一体。
二、半导体纳米材料在能源领域的应用半导体纳米材料在能源领域的应用主要体现在太阳能电池、燃料电池、电解水产氢等领域。
1. 太阳能电池。
半导体纳米材料的能带结构具有催化光解水的能力，在太阳能电池中可以作为光阳极材料使用。
例如，TiO2纳米颗粒能够在紫外光下吸收能量，激发电子移动，从而产生电流。
2. 燃料电池。
在燃料电池中，半导体纳米材料主要用作电解质材料。
例如，ZnO纳米材料的高比表面积可以增加电化学反应的速率，从而提高燃料电池的效率。
3. 电解水产氢。
半导体纳米材料也可用于电解水产氢。
例如，SrTiO3纳米晶体可以催化水的分解，产生氢气。
三、半导体纳米材料在生物医学领域的应用半导体纳米材料在生物医学领域的应用主要包括药物输送、生物成像、诊断和治疗等方面。
1. 药物输送。
半导体纳米材料可以被功能化，被用于靶向治疗。
例如，纳米尺寸的Ag2S可以被表面改性，在低温条件下，可以被利用于药物的送递。
2. 生物成像。
半导体纳米颗粒因为其在可见光区域透明度高而被用于生物成像。
例如，Ag2S纳米晶体可以通过荧光显微镜成像，用于癌细胞等组织分析。
纳米半导体材料的制备工艺研究及其在光电器件中的应用
纳米半导体材料的制备工艺研究及其在光电器件中的应用纳米半导体材料是一种新兴的材料，因其具有很多优异的特性，在光电器件中的应用价值越来越受到人们的重视。
本文将介绍纳米半导体材料的制备工艺研究及其在光电器件中的应用。
一、纳米半导体材料的制备工艺研究1.传统制备工艺传统的制备纳米半导体材料的方法主要有溶剂热法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等。
其中，溶剂热法是一种比较简便的合成方法，通过将溶剂和金属的化合物或氧化物反应，生成纳米晶，最后通过离心或滤纸的方式分离纳米晶体。
溶胶-凝胶法是一种自组装的方法，能够制备出具有高度有序性和规整性的纳米结构。
气相沉积法则是一种气体化学反应方法，通过将金属源与反应气体反应，生成纳米晶，最后通过控制反应条件来调节纳米晶的大小和分布。
2.新型制备工艺近年来，随着纳米技术和材料科学的发展，新型制备纳米半导体材料的方法不断涌现。
其中，一种叫做溶液原位合成法的方法备受关注。
这种制备方法利用原位合成和杂化反应的原理，通过控制反应物浓度和反应条件等参数，可以实现纳米晶材料的可控合成。
另外还有一种被称为微流控制合成技术的方法，该方法利用微流控制系统对反应物进行调控，通过可控的反应条件来实现纳米晶的合成和控制。
二、纳米半导体材料在光电器件中的应用1.纳米光伏电池纳米半导体材料具有较大的比表面积和更好的光吸收性能，因此能够提高光伏电池的转换效率。
纳米光伏电池常见的材料有二氧化钛、半导体量子点、锗、硅等。
通过利用纳米材料的这些特性，可以制备出具有高转换效率的光伏电池。
2.纳米发光二极管纳米半导体材料通常具有优异的光电特性，因此可以用来制备纳米发光二极管(LED)。
利用量子点材料制备的纳米LED具有颜色纯度高、发光亮度高等优点，因此在显示技术和照明方面具有广泛的应用前景。
3.纳米传感器由于纳米半导体材料的电学性能和表面反应性能具有较强的灵敏度，因此可以制备出高灵敏度的纳米传感器。
纳米传感器常用于气体检测、生物传感等领域。
ZnO纳米半导体材料制备
ZnO纳米半导体材料制备ZnO纳米半导体材料是一种应用广泛的纳米材料，具有较高的光学、电学性能，被广泛应用于光电器件、光化学传感器等领域。
本文将主要介绍ZnO纳米半导体材料制备的方法和工艺流程。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备ZnO纳米半导体材料的一种有效方法。
大体上，溶胶-凝胶法是将一定比例的Zn(NO3)2·6H2O和NaOH在水中溶解，形成氢氧化锌胶体，通过高温固化和煅烧制备出ZnO纳米半导体材料。
其中，胶化处理的条件包括温度、pH值、浓度等因素，对于制备ZnO纳米半导体材料的影响较大。
在实际操作中，也可以通过添加其他成分，如葡聚糖等，对胶体进行修饰，可以得到不同形态、大小和分散状态的ZnO纳米半导体材料。
2. 气相沉积法气相沉积法是制备ZnO纳米半导体材料的一种常用方法。
基本的制备过程是，在预制的基底上，通过真空或气氛等环境下，使大气中的气体通过热源或光源的激发，分解并反应生成ZnO纳米半导体材料。
在实际操作中也可以通过在反应中加入其他气体或化学试剂等进行反应，如NH3、H2O等，可对所得纳米半导体的性质进行改变。
3. 热分解法热分解法是通过热分解物质，在目标物质的表面附着形成纳米半导体材料的制备方法。
在ZnO纳米半导体材料的制备中，可以采用类似的方法，先将ZnO前体溶于某种有机溶液中，然后在一定温度下加热，使前体产生分解反应，沉积在基底上的ZnO形成纳米半导体材料。
不同于其他制备道德方法，热分解法所得纳米材料较好地维持了前体分子的结构，因而具有较好的晶型、晶粒尺寸和形貌等方面的性质。
总之，ZnO纳米半导体材料具有良好的物理性能和应用前景，其规模化制备对纳米材料的推广应用十分重要。
不同的制备方法也可以根据材料特点和应用领域的不同来选择。
半导体纳米晶体的制备与调控
半导体纳米晶体的制备与调控半导体纳米晶体是一种具有巨大应用前景的新材料，其尺寸在1-10纳米之间，具有优异的光电性质和表面活性，被广泛用于生物、电子、光电等领域。
如何制备和调控纳米晶体是目前研究的热点与难点之一。
一、纳米晶体的制备方法目前，纳米晶体的制备方法主要有几种：溶胶-凝胶法、热力学法、电化学法等。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种渐进法，通过控制氧化物的水解、缩合反应，使其形成纳米晶体。
其制备原理为：将金属或半导体离子溶解在溶剂中，控制反应条件，形成凝胶体系，然后在高温或其它条件下，转化为纳米晶体。
2. 热力学法热力学法不需要模板或表面改性，它通过控制实验条件来形成纳米晶体。
其制备原理为：将金属或半导体离子在溶液中反应，控制溶液的温度、PH等参数，使其形成纳米晶体。
3. 电化学法电化学法是利用电化学反应产生的界面电势和电化学过程导致的物质输运效应，来制备纳米晶体。
其制备原理为：将金属或半导体离子通过电化学反应在电极表面生成同质或异质纳米晶体。
二、纳米晶体的调控方法1. 复合法复合法也称为杂化法，是指将某些化合物或功能化物质复合到纳米晶体表面或内部，通过改性来调控其性能。
复合法的优点是可增强纳米晶体的光电响应性能、纳米晶体表面活性等。
2. 表面改性法表面改性法是一种直接对纳米晶体表面进行改性、修饰的方法，可以通过表面修饰剂（如PEG、羧酸、二氧化硅等）对纳米晶体表面进行化学修饰，以达到改善其分散性、稳定性和溶解性等目的。
3. 生长控制法生长控制法是一种对纳米晶体成核、生长过程进行调控的方法。
目前主要有两种方法：一是通过控制温度、反应时间、反应物比例等，改变纳米晶体的形貌、尺寸等性质；另一种方法是通过添加某些功能性分子来控制其生长过程，达到对纳米晶体性能的调控。
三、应用前景半导体纳米晶体具有极高的应用潜力。
其在高清显示、生物传感、信息存储、光电器件、生物成像、环境监测等领域有着广泛的应用前景。
半导体纳米材料的制备及其在器件中的应用
半导体纳米材料的制备及其在器件中的应用摘要：半导体纳米材料是指具有纳米级尺寸的半导体材料，其具有较大的比表面积、量子效应和尺寸限制效应等特性，因此在光电、电子、能源等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍半导体纳米材料的制备方法及其在器件中的应用，为相关研究提供一定的参考和指导。
关键词：半导体；纳米材料；制备引言半导体纳米材料具有尺寸效应和量子限制效应的独特性质，在纳米科技领域具有广泛应用前景。
本文主要探讨了半导体纳米材料的制备方法和其在各类器件中的应用。
首先介绍了常见的制备方法，包括溶液法、气相法和固相法，并分析了不同方法在结构和性能上的差异。
然后重点介绍了几种典型的半导体纳米材料，并阐述其在光电器件、传感器和储能器件等方面的应用。
最后，对未来半导体纳米材料的发展趋势进行展望。
一、半导体纳米材料的制备方法（一）气相法气相法是将半导体材料的前驱体在高温下分解，生成纳米材料。
气相法的优点是制备过程简单，可以控制粒径大小和形状，但需要高温条件，且易受到气氛和反应条件的影响。
气相法主要包括气相沉积和气相合成两种方法。
气相沉积是利用化学反应在气相条件下直接沉积纳米尺度的半导体材料。
其中最常用的方法有化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。
通过控制气体的混合比例和反应条件，在衬底表面上沉积纳米尺度的半导体材料。
CVD方法可以分为热CVD和等离子体增强CVD（PECVD）。
CVD适用于大面积薄膜的制备，常用于制备二维材料如石墨烯和二硫化钼等。
利用物理方法将半导体材料从源中蒸发或溅射到衬底上。
常见的PVD方法有激光蒸发、电子束蒸发和磁控溅射等。
PVD方法适用于制备金属薄膜和多层膜结构等。
气相合成是通过控制反应气体的组分和条件，在气相中合成纳米尺度的半导体材料颗粒。
最常见的气相合成方法是化学气相沉淀（CVD）和气相凝胶法（Aerosol-Gel）。
在高温条件下，将原料气体送入反应室中，使其发生化学反应生成纳米材料颗粒，再通过控制沉积速率来控制颗粒的尺寸和形貌。
半导体纳米材料的制备及其应用研究
半导体纳米材料的制备及其应用研究引言半导体纳米材料是一种在材料科学领域备受关注的材料。
它的尺寸通常小于100纳米，与传统的宏观材料相比，具有独特的物理、化学和光学性质。
半导体纳米材料的制备技术也随着科技的发展而不断创新，这为半导体材料在太阳能电池、LED技术、催化剂等领域的应用提供了新的可能性。
制备技术半导体纳米材料的制备方法有很多种，其中最常见的是溶液法、热蒸发法和气相沉积法。
溶液法指的是将金属离子或半导体材料在特定的溶剂中过渡到纳米晶中的制备方法。
这种方法简单易行，适用于大规模制备。
但由于溶液浓度和成分的难以控制，所以纳米晶的大小和形状难以精细调控。
热蒸发法指的是利用热能将金属材料蒸发到含氧气体的环境中，通过氧化反应生成氧化物，再通过还原反应合成纳米晶的方法。
这种方法可以精确控制纳米晶的大小和形态，但仅适用于少数的半导体材料，而且对反应条件要求严格。
气相沉积法指的是将金属气态化合物或半导体材料放入反应气室中，在高温和低压下发生反应，生成纳米晶。
这种方法可以在较低温度下制备出高纯度的材料，同时还可以控制纳米晶的大小和形状。
应用研究1. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳光能转化成电能的装置。
半导体纳米材料由于具有较大的比表面积和更好的光电性能，因此在太阳能电池等领域得到了广泛应用。
以染料敏化太阳能电池(DSSC)为例，它采用了一种特殊的染料涂层，将太阳能转化成电能。
而这种染料敏化层通常使用含有纳米粒子的半导体材料，如二氧化钛纳米晶。
2. LED技术LED技术(发光二极管)是一种基于半导体材料电致发光原理的新型光源技术。
半导体纳米材料由于其在大小、形状和结构上的巨大优势，使得其在LED技术中广泛应用。
利用半导体纳米材料可以获得更高的光效和更好的可调性。
此外，半导体纳米材料还可以应用于硅基LED技术中，研究人员可以通过调控硅基LED中的SiGe准分子态的能带，制备高效率的白光LED。
3. 催化剂半导体纳米材料在催化剂研究中也发挥了重要作用。
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摘要：讨论了当前国内外主要的几种半导体纳米材料的制备工艺技术,包括物理法和化学法两大类下的几种，机械球磨法、磁控溅射法、静电纺丝法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法等,并分析了以上几种纳米材料制备技术的优缺点关键词:半导体纳米粒子性质；半导体纳米材料；溶胶一凝胶法;机械球磨法；磁控溅射法；静电纺丝法；微乳液法；模板法；金属有机物化学气相淀积引言半导体材料（semiconductormaterial）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）。
相对于导体材料而言,半导体中的电子动能较低,有较长的德布罗意波长,对空间限域比较敏感。
半导体材料空间中某一方向的尺寸限制与电子的德布罗意波长可比拟时,电子的运动被量子化地限制在离散的本征态,从而失去一个空间自由度或者说减少了一维,通常适用体材料的电子的粒子行为在此材料中不再适用。
这种自然界不存在,通过能带工程人工制造的新型功能材料叫做半导体纳米材料。
现已知道,半导体纳米粒子结构上的特点(原子畴尺寸小于100nm,大比例原子处于晶界环境,各畴之间存在相互作用等)是导致半导体纳米材料具有特殊性质的根本原因。
半导体纳米材料独特的质使其将在未来的各种功能器件中发挥重要作用,半导体纳米材料的制备是目前研究的热点之一。
本文讨论了半导体纳米材料的性质,综述了几种化学法制备半导体纳米材料的原理和特点。
2.半导体纳米粒子的基本性质2.1表面效应球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。
随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。
对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。
随着纳米材料粒径的减小，表面原子数迅速增加。
例如当粒径为10nm 时，表面原子数为完整晶粒原子总数的20%；而粒径为1nm时，其表面原子百分数增大到99%；此时组成该纳米晶粒的所有约30个原子几乎全部分布在表面。
由于表面原子周围缺少相邻的原子：有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来，故表现出很高的化学活性。
随着粒径的减小，纳米材料的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为2*10-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体多李晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。
在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。
因此想要获得发光效率高的纳米材料，采用适当的方法合成表面完好的半导体材料很重要。
2.2量子尺寸效应量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。
当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。
当半导体材料从体相减小到某一临界尺寸(如与电子的德布罗意波长、电子的非弹性散射平均自由程和体相激子的玻尔半径相等)以后,其中的电子、空穴和激子等载流子的运动将受到强量子封闭性的限制，同时导致其能量的增加，与此相应的电子结构也从体相的连续能带结构变成类似于分子的准分裂能级,使原来的能隙变宽，即光吸收谱向短波方向移动，这就是量子尺寸效应。
当热能、电场能或磁场能比平均的能级间距还小时,超微颗粒就会呈现一系列与宏观物体截然不同的特性,客观表现为光谱线会向短波方向移动，催化活性变化。
XuSh-ming等[2]测定其合成的半导体纳米线阵列的紫外可见吸收光谱表明,随着半导体纳米线直径减小，其吸收边相对于体相蓝移的幅度增加，显示了明显的量子尺寸效应。
量子尺寸效应是未来微电子、光电子器件的基础,当微电子器件进一步微小化时，必须考虑量子效应。
2.3介电限域效应当用电容率较小的材料修饰半导体纳米材料表面时，带电的半导体纳米粒子发出的电场线很容易穿过电容率比自己小的包覆层。
因此，屏蔽效应减小，带电粒子间的库仑作用力增强，结果增强了激子的结合能和振子强度，引起量子点电子结构变化。
量子点中的电子、空穴和激子等载流子受之影响，这种现象称为介电限域效应。
对于超微粒子来说，随着粒径减小，和块体相比红移和蓝移同时起作用，一般导致蓝移的电子2空穴空间限域起主导作用，因而主要观察到的为量子尺寸效应。
但是当对超微粒表面进行化学修饰后，如果半导体材料和包覆材料的介电常数相差较大，便产生明显的介电限域效应,屏蔽效应减弱，半导体材料和包覆材料的介电常数差值越大,则介电限域效应越强，红移越大。
当表面效应引起的能量变化大于由于空间效应所引起的变化时，超微粒的表观带隙减小，反应到吸收光谱上就表现出明显的红移现象。
刘成林等人[3]将制得的ZnO/ZnS胶体作为亚相，在亚相表面滴加硬脂酸氯仿溶液,形成ZnO/ZnS超微粒2硬脂酸复合单分子层。
ZnO/ZnS超微粒表观带隙为4.04eV，对应的波长为308nm，ZnO/ZnS超微粒2硬脂酸复合的表观带隙为3.14eV,对应的波长为361nm,相对于胶体的紫外2可见吸收光谱出现了“红移”现象,这种现象产生的原因是硬脂酸单分子膜对超微粒子起着表面修饰作用,从而出现了介电限域效应,引起了红移。
这种变化对纳米粒子的应用产生重要影响。
3.半导体纳米材料的主要制备技术3.1物理法制备3.1.1机械球磨法用外部机械力的作用，即通过研球，研磨罐和颗粒的频繁碰撞，颗粒在球磨过程中被反复的挤压、变形、断裂、焊合。
随着球磨过程的延续，颗粒表面的缺陷密度增加，晶粒逐渐细化。
采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。
其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
总之，随着球研磨制备工艺的日益完善及纳米材料产业化进程，球研磨法作为一种重要的纳米制备方法将进一步发挥其工艺简单，低成本，高效率的优势[1]3.1.2磁控溅射法磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。
氩离子被阴极加速并轰击阳极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。
通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。
磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。
3.1.3静电纺丝法静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。
在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。
这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
如利用静电纺丝法制备的PI/TiO2微纳米纤维膜，且工艺过程简单，质量可靠，可重复性高，得到电纺丝直径200nm-300nm。
复合PI/TiO2微纳米纤维，犹豫无机纳米纤维具有脆性高，易断裂的特点，以及耐高温的聚酰亚胺，赋予该材料更优异的性能。
通过光催化性能试验发现，通过静电纺丝法制备了一种新型光催化材料。
通过经典放司法制备的PI/TiO2由于具有较好的光催化性能。
[3]3.2化学法制备3.2.1溶胶一凝胶法在诸多纳米粉体的制备法中,溶胶一凝胶法因有独特的优点而被广泛应用。
溶胶是固体颗粒分散于液体中形成的胶体,当移去稳定剂粒子或悬浮液时,溶胶粒子形成连续的三维网络结构。
凝胶由固体骨架和连续相组成,除去液相后凝胶收缩为千凝胶,将干凝胶锻烧即成为均匀超细粉体。
该方法的操作过程大致如下:先将金属醇盐或无机盐类协调水解得到均相溶胶后,加入溶剂、催化剂和鳌合剂等形成无流动水凝胶,再在一定的条件下转化为均一凝胶,然后除去有机物、水和酸根,最后进行干燥处理得到超细化粉体。
溶胶一凝胶法具有许多优点:由于反应在各组分的混合分子间进行,所以粉体的粒径小且均匀性高;反应过程易于控制,可获得一些其他方法难以得到的粉体;不涉及高温反应,能避免引入杂质,产品纯度高。
但是溶胶一凝胶法在制备粉体过程中同样有许多因素影响到粉体的形成和性能。
因为醇盐的水解和缩聚反应是均相溶液转变为溶胶的根本原因,故控制醇盐水解缩聚条件是制备高质量溶胶的关键。
溶胶一凝胶法的另一主要问题是纳米粒子之间发生自团聚,进而形成较大的粒子。
引起团聚的原因很多,国内外已有学者从热力学的角度探讨了溶胶不稳定性,认为高分子及表面活性剂是较好的纳米粒子稳定剂。
总起来说,溶胶一凝胶法制备设备简单、成本低,适宜大面积制膜和批量生产,有望成为开发新型纳米功能薄膜材料的方法。
3.2.2微乳液法微乳液是由油、水、乳化剂和助化剂组成各相同性、热力学性能稳定的透明或半透明胶体分散体系,其分散相尺寸为纳米级。
从微观的角度分析,用表面活性剂界面膜所稳定的微乳液制备超细颗粒,此超细颗粒的特点是:粒子表面包裹一层表面活性剂分子,使粒子间不易聚结;通过选择不同的表面活性剂分子可以对粒子表面进行修饰,并控制微粒的大小。
微乳液法作为一种新的制备纳米材料方法,具有实验装置简单、操作方便、应用范围广和能够控制颗粒的粒度等优点。
目前该方法逐渐引起人们的重视,因而有关微乳体系的研究日益增多,但研究尚处于初始阶段。
诸如微乳反应器内的反应原理、反应动力学、热力学和化学工程等有关问题还有待解决,对微乳液聚合动力学的研究也缺乏统一的认识,对聚合工程设计和生产控制理论的研究还不够充分,并没有完全解决微乳液聚合中高乳化剂含量、低单体量这一根本问题[4]。
3.2.3模板法模板法合成纳米材料是20世纪90年代发展起来的一项前沿技术。
模板指含有高密度的纳米柱形孔洞、厚度为几十至几百微米厚的薄膜。
常用的模板有:有序洞孔阵列氧化铝模板、含有洞孔无序分布的高分子模板、纳米洞孔玻璃模板。
表2列举了应用模板法制备纳米材料的实例[5]。
模板法是合成纳米线和纳米管等一维纳米材料的有效技术,具有良好的可控性,利用其空间限制作用和模板剂的调试作用对合成材料的大小、形貌、结构和排列等进行控制;采用孔径为纳米级到微米级的多孔材料作为模板,结合电化学法、淀积法、溶胶一凝胶法和气相淀积等技术使物质原子或离子沉淀于模板孔壁上,形成所需的纳米结构体[6]。
模板法制备纳米材料具有下列特点:薄膜易于制备,合成方法简单;能合成直径很小的管状材料;由于膜孔孔径大小一致,制备纳米材料同样具有孔径相同、单分散的结构;在膜孔中形成的纳米管和纳米纤维容易从模板中分离出来。