复合半导体纳米线

・
很少 一部 分 光 反 射 离 开 ， 眼 和 灵 敏 的探 人 测器 看到该 材料 为黑 色。该 材 料 可 用在 太 空 科 学 仪 器 中 主要 使 用 的硅 、 氮化 硅 、 、 钛 不 锈钢 等不 同表 面上 。 科学家们表示 ， 这种材料 能显著减 少 用于探测宇宙中最微弱和最遥远 的光的深
ｌ ８・
光 学精 密 机 械
断绝对肿瘤的营养供应 ， 以治疗癌症。 研究人员表示 ， 这一发现将有 助于开
２ １ 年 第 ４期 （ 第 １３期 ） ０ １ 总 ２
发出寿命更长 的塑料等新材料 ， 并有望应 用 于医疗领 域 。
新 方 法可让 “ 材料 ＂ 现 自我 组装 超 实
物随后会逐渐消失 ， 留下一个 多孔 的金属 学家在最新一期德文版的《 应用化学》 杂志 结构 。 上指出， 他们最新研制 出的纳 米制造技术 在最新研究 中， 学家们希 望制造 出 科 可让 自然界中并不存在的“ 超材料 ” 自我组 光能通过其中且具有能与光相互作用 的纳 装而成。由此得到的“ 超材料” 有些具有非 米特性 的金 属回旋 物。科学家们表 示， 他 比寻常的光学特性 ， 有助于制造 能给蛋 白 们随后能利用这些金属回旋物设计 出具有 质、 病毒、 Ｎ 脱 氧核糖 核酸 ） Ｄ Ａ（ 等摄像 的 负折射 率 （ 能让 光在相反方 向弯 曲） 的材 “ 超级镜头” 以及 隐形斗篷 ； 而另外一些则 料 ， 由这样的材料制成 的“ 超级透镜” 能给 具有独特的磁性 ， 有望在微 电子学或数据 如蛋白质 、 病毒和 Ｄ Ａ等 比可见光波长更 Ｎ 存储等领域大展拳脚 。 小的对象摄像。此前 ， 已有实验制造 出了 迄今为止 ， 科学 家们 只能利用 电子束 类似的透镜 ， 没有一种能在可见光 范围 但 曝光系统 （ 一种 利用电子束在工件 面上扫 内工作。 描直接产生图形 的装置） 等设备在薄层上 研究小组使用计算机制作 出了几种 由 制造出“ 超材料” 。而现在 ， 纳尔大学工 共聚物 自我组装 而成 的金属 回旋物模型 ， 康 程学教授乌力 ・ 韦斯 勒领导的科研团队提 并计算出了当光通过这些材料 时 的表现。 出的新方法则可使用化学方法让嵌段共聚 他们得出结论称 ， 在可见光和近红外线 范 物 自我组装成纳米结构的三维“ 超材料” 。 围内， 这样的材 料可能有负折射 率； 而且 ， 聚合物分子链接在一起会形成 固体或 折射率的大小可通过调整这些超材料重复 半 固体材料。而嵌段共聚物则 由两个聚合 属性的大小来控制 ， 而通过修 改 自我组装 物分子的终 端链 接在一起 形成 ， 当两个 聚 中用 到 的化 学 方 法 可 调 整 重 复 属 性 的 大 合物分子 的终 端完全相同时 ， 它们会链接 小 。 形成 一个 相 互 关 联 的 、 有 重 复 几 何 形 状 具 他们假定金属结构 由金 、 或铝制成 银 （ 比如球形 、 圆柱形或 回旋形 ） 的图案 ， 组成 并逐一进行了计算实验 ， 结果发现 ， 使用银 这些 重 复 图 案 的单 元 可 能 小 至 几 纳 米 宽 。 时才 能 获得 满 意 的 结 果 。科 学 家 们 表 示 ， 这些结构形成之后 ， 两个聚合物 中的其 中 他们正在让这些能在可见光范围内工作的 个 能被溶 解 ， 留下 一 个 三维 模 型 ， 可将 金 超 材料变 成现实 。 属（ 一般 是 金 、 ） 银 填充 于其 中 ， 一个 聚合 另
空设备的发射光数量 ， 因此 ， 其最有可能用 做太空传感装置 的光抑 制剂 。另外 ， 因为 材料越黑 ， 其辐射的热 量就越 多，Байду номын сангаас以， 所 这 种 涂层也 可 作 为冷 却 剂 ， 在 一 些 为 太 空 用 装置移除热量并将热量辐射 回深空 的设备 中。在宇宙探索 中， 这些太空装置必须 在
・
１ ・ ７
光 学精 密－ ＊ ｌ ｉ ￣ ｔ
格错位这一关键 挑战。他们表示 ， 这些细 小的纳米线有望带来优质高效且廉价 的太 阳能电池和其他 电子设备。相关研究发表 在《 纳米快报》 杂志上。 Ⅲ 一Ｖ族化合物半导体指元素周期表 中的Ⅲ族与 Ｖ族元素结合生成的化合物半 导体 ， 主要包 括镓 化砷 、 化铟 和氮化 镓 磷 等， 其电子移动率远大于硅 的电子移动率， 因而在高速数字集成 电路上的应用比硅半 导体优越 ， 有望用 于研 制将 光变成 电或相 反的设备 ， 比如高端太 阳能电池 或激光器 等。然而， 它们无法 与太 阳能电池最常见 的基座硅无缝整合在一起 ， 因此， 限制 了它 们 的应用 。 每种 晶 体 材 料 都 有 特 定 的 原 子 间 距——晶格常数 （ 点阵常数 ） Ⅲ 一Ｖ族半 ， 导体在制造太阳能电池 的过程 中遭遇的最 大挑 战一直是 ， 这种半 导体没有 同硅一样 的晶格 常 数 ， 们 无 法 整 齐 地 叠 层 堆 积 在 它 起 。该 研 究 的领 导者 、 利诺 伊 大 学 电 伊 子和计算 机工程教 授李秀玲 （ 音译 ） 解释 道， 当晶体点阵排列不整齐时 ， 材料之间会 出现错位。此前 ， 科学家们 一般 将 Ⅲ 一Ｖ 族半导体沉积在一个覆盖有一层薄膜 的硅
新 超 黑 材 料
据英国《 日邮报》 每 报道 ， 美国科学家 研制出一种新 的超黑材料 ， 能吸收几乎所 有照射在其上的光 ， 吸收率超过 ９ ％ ， ９ 在从 紫外 线到 远红 外线 多个 波 段 都获 得 了 几近 完美的吸光效果。科学 家们 表示 ， 这种材 料可广泛应用于从光抑制到为太空设备降 温和“ 瘦身” 等领域 ， 有望开启太空技术研 究 的新 时代 。 新材料是由中空且多壁的碳纳米管组 成 的一层 纤 薄 涂 层 ， 米 管 之 间 细 小 的孔 纳 隙能收集和捕获背景光以防止其从表面反 射出去对要测量 的光造成 干扰 ， 由于 只有
一
２ １ 年 第 ４期 （ 第 １３期 ） ０ １ 总 ２
晶圆上方 ， 晶格失 配会 产生压力从而导 但 致瑕疵， 降低所得到设备 的性能。 而在 最新 研 究 中 ， 学 家 们 摒 弃 了薄 科 膜， 让一个细小的、 排列紧凑 的Ⅲ 一Ｖ族化 合物半导体组成的纳米线阵列垂直在硅 晶 圆上生长。李秀玲表示 ： 这种纳米线几何 “ 图形 通 过 使 失 配应 变 能 真 正 通 过 侧 壁 消 失， 从而更好地摆脱 了晶格匹配的限制。 ” 科学家们发现了让不 同铟、 、 砷 镓组成 的Ⅲ 一Ｖ族半 导体生长所需 要 的不 同环 境。最新方法的优势在于 ， 他们可 以使用 普通 的生长 技术 而不 需要 特 殊 的方 法 让 纳 米线在硅 晶圆上生长 ， 也不需要使 用金属 催化剂 。 这种纳米线的几何形状能通过提供更 高的光吸收效率和载荷子收集效率来增强 太 阳能 电池 的性 能 ， 也 比薄 膜 方 法 用 到 其 的材料更少 ， 因此降低了成本。 李 秀玲 相 信 ， 种 纳 米 线 方 法 也 能 广 这 泛地用于其他半导体上 ， 得其他因 晶格 使 失 配而受 阻的应 用 成为 可 能 。其 团 队很 快 将展示优质高效 的、 于纳米线的多结点 基 串联 太 阳能 电池 。
一
据 美 国物 理 学 家 组 织 网报 道 ， 国科 美
复 合半 导体 纳 米线
据美国物理学家组织 网报道 ， 美国科 学 家开发 出 一 种 新 技 术 ， 次 成 功 地 将 复 首
合半导体纳米线整合在硅 晶圆上 ， 克了 攻 用 这种半 导体 制造 太 阳 能 电池 会遇 到 的晶