纳米电子学基础-2014
• 纳米碳管
****
CdSe量子点
量子化尺度
•
当体系中电子之物质波(de Broglie Wave)波长接近体 系的尺寸大小时，体系界面为一能障，而使得电子形成驻 波，其能量亦呈量子化。设体系的温度为T，在热平衡情 況下，电子的动能（E）等于热能（kBT）
h h h p ( mE) ( mk T) B
隧穿效应是STM的基础
Nature 409, 304(2001)
如果两个量子点通过一个“结”连接起来，一个量子 点上的单个电子穿过能垒到到另一个量子点上的行为称作 量子隧穿．为了使单电子从一个量子点隧穿到另一个量子 点，在一个量子点上所加的电压必须克服 Ec，即V＞ e／ C、通常，库仑堵塞和量子隧穿都是在极低温度情况下观 察到的，观察到的条件是（ e2/2C）＞ kBT。 有人已作了估计，如果量子点的尺寸为1nm左右，我 们可以在室温下观察到上述效应．当量子点尺寸在十几纳 米范围，观察上述效应必须在液氮温度下．原因很容易理 解，体系的尺寸越小，电容 C越小， e2/2C就越大，这就 允许我们在较高温度下进行观察．利用库仑堵塞和量子隧 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。
库仑阻塞的震荡特征, 可应用 于开关电路
(4). 量子隧道效应：
nm
一维单矩形势垒:
设如图的对称矩形势垒, 一维纵向波函数满足:
对于E<U0的入射波, 经计算:
可以看到,能量为E<U0的粒子穿越势垒的概率不为零
一维对称双矩形势垒的隧道效应:
可看作两个单势垒 + 一个单势阱:
(5). 量子干涉效应：
量子阱
• CRHEA-CNRS的Benjamin Damilano及其研究团队利用氮化铟镓
(GaInN)/氮化镓(GaN)制量子阱来产生蓝光及黄光，进而制作出白光 LED(WLED)。这项成果使WLED的商业化有向前推进一步，未来有 希望取代目前使用的白炽灯泡。
TEM images of the SiO2 nanowires: (a) bundle of SiO2 nanowires grown on silicon wafer, showing amorphous (upper right inset) and very thin nanowires with average diameter of 20 nm (lower left inset); (b) SiO2 nanowires grown on alumina substrate, showing paired amorphous (inset) and straight nanowires with average diameter of 60 nm.
• 当体系尺寸符合上述尺度指标，其物理性质会产
生量子效应。
本征能量:
不断减低维度所呈现的最明显的量子效应是能级量子化，从 连续谱逐步变成离散谱。
能态密度
•
能态密度(density of states, DOS)是指在单位体积单 位能量宽度中的能态數目，一般以n(E)表示。由于Pauli不 相容原则，每一波向量k最多只能容纳二不同自旋方向电 子，定义n(E)如下：
3D
2D
1D
0D
3D、2D、1D和0D电子气的态密度对能量依赖的示意图
不断减低维度所呈现的最明显的量子效应是能级量子化，从连续谱逐步变 成离散谱。
纳米体系的基本物理效应 (1).小尺寸效应：
尺寸与光波波长、德布罗意波长以及相干长度等相当或更小时， 导致声、光、电磁、热力学等物性呈现新的小尺寸效应。
• 超微颗粒的小尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、
(2).表面效应：
d(nm) 10 4 2 1 N 30,000 4,000 250 30 表面(%) 20 40 80 99
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。 超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅 速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识 地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧 化层，确保表面稳定化。利用表面活性，金属超微颗粒可 望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。
•因此在室温下此波长约为7.3nm，由于一般固体中的电子 •温度越低要让体系量子化的尺寸越大。
有效质量小于自由电子的质量，实际波长会比此值为大。
量子化尺度
• 设一体系的三维尺度为Lx, Ly与Lz，定义量子化尺
度如下：
• (i) 零维（量子点）-----LxLyLz • (ii) 一维（量子线）-----LxLy <<Lz • (iii)二维（量子阱）-----Lx<<Ly, Lz
Байду номын сангаас
特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽 而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越 小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。由此 可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米 的厚度就能完全消光。 利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地 将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外 隐身技术等。
特殊的磁学性质
• 人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细
菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导 航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是 一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰 富的水底。通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通 常含有直径约为 2×10-2微米的磁性氧化物颗粒。 小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽 力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 2×10-2微米以下时，其 矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6×10-3微 米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微 颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大 量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人 们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。
特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微 化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时 尤为显著。
例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到10纳米 尺寸时，则降低27℃，2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右 ；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒的熔点可低于 100℃。超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此 时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料 。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省 料又具高质量。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引 力。例如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍 颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以 致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
e2 2C
I
V
e2 k BT 2C
库仑堵塞能是前一个电子对后一个电子的 库仑排斥能，这就导致了对一个小体系的 充放电过程，电子不能集体传输，而是一 个一个单电子的传输．通常把小体系这种 单电子输运行为称库仑堵塞效应。
当电极电压低于阈值时,电 子传输过程不能发生,当电 压大于该值时,充电过程可 以发生.
特殊的力学性质
• 陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒 压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料 具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外 力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一 定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者 报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是 由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米晶粒的金属要比传统 的粗晶粒金属硬3～5倍。至于金属一陶瓷等复合纳米材料 则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十 分宽广。 声学特性以及化学性能等方面。
(3).量子尺寸效应：
(4).库仑阻塞与库仑台阶效应：
库仑堵塞效应是20世纪80年代介观领域所发现的极其重要 的物理现象之一．当体系的尺度进入到纳米级，体系是电 荷“量子化”的，即充电和放电过程是不连续的，充入一 个电子所需的能量Ec 为e2/2C，体系越小，C越小，能量 越大。这个能量称为库仑堵塞能。
以电子的双缝干涉为例来说明量子干涉性:
设φ1、φ2分别为电子穿过狭缝1、2到达观察屏的量子态，根 据量子态叠加原理，电子穿过两狭缝到达屏的量子态就为
电子到达屏上一一点P的几率为:
A-B 效应
电子波绕过一磁通所产生的相 位差正好等于该路径内的磁通 量
电子的几率密度为:
AAS 效应
•
圆柱面形状的介观样品的磁电阻是沿着 圆柱轴线施加的外磁场的磁通量的周期函 数,磁电阻随磁通量振荡的周期为: • Φ0/2(Φ0 = h/ e为磁通量子) ,这就是著名的 AAS 效应
纳米
纳米技术纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。
因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。
根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。
这种概念的纳米技术还未取得重大进展。
第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。
也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。
这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。
现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。
此外，还有发热和晃动等问题。
为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
第三种概念是从生物的角度出发而提出的。
本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
纳米光电子学的研究和应用
纳米光电子学的研究和应用纳米光电子学是研究纳米尺度的光电子器件和系统的领域，它已成为现代科技中的一个重要组成部分。
这一领域的发展为人类的科技创新提供了新的思路和手段，有望在信息处理、太阳能、医疗和生物监测等领域发挥巨大的作用。
一、纳米光电子技术的基础纳米光电子技术是运用光子学、半导体技术、纳米加工和量子现象等新颖研究方法，制备小尺寸的纳米级光电子器件和系统。
其制造工艺主要使用了微电子加工工艺和原子层沉积技术，制备出的器件尺寸可达到纳米级别。
二、纳米光电子技术的优势纳米光电子技术因其具有较高的功率、速度、带宽和能量效率，广泛应用于数据存储、信号处理、光子计算和通信等方面。
随着人类对数据的需求不断增长，发展纳米光电子技术的势头也在不断加快。
三、纳米光电子学的应用1.数据存储研究人员已经通过设计和制造纳米结构，将数据存储的密度增加了数倍。
纳米光电子技术的高密度存储能力，使得磁盘、闪存等设备的存储量大幅提升，极大地方便了人们的生活。
2.太阳能纳米光电子技术在太阳能方面同样也表现出其独特的优势。
纳米级的材料可以使得光能被更好的吸收，提高了太阳能电池的光电转换效率。
同时，还可以更好的抵抗风化和光腐蚀，提高太阳能电池寿命，实现可持续发展。
3.医疗纳米光电子技术对医疗领域也有着不小的研究与应用。
以治疗癌症为例，纳米级的磁性材料可以在磁力场的作用下直接将治疗物质输送到病灶部位，减少了对健康组织的侵害。
同时，也可以用纳米光电子器件对病毒进行检测和跟踪等。
4.生物监测纳米光电子技术还在生物监测领域表现出了广阔前景。
利用特殊的纳米技术，制造出用于监测血压、心率、血糖等参数的微型传感器，这些传感器具有更精确、更连续的检测能力和监测范围。
同时，这些传感器的小型化也能够让其更容易被患者所接受。
四、总结纳米光电子技术通过制造小尺寸的纳米级光电子器件和系统，具有高密度存储、高效太阳能电池、癌症治疗、生物监测等领域的广泛应用。
因此，这一技术将在未来发挥着越来越重要的作用。
纳米技术的基础知识
超微颗粒表面原子百分数与颗粒直径的 关系
直径（′10-4微米）10 1000
质子总数 106
30 4′
表面质子百分数 100 2
50
100
103 3′ 104 3′
40
20
由上表可见，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米2，这时的表面 效应将不容忽略。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。
传感器是纳米技术应用的一个重要 领域。随着纳米技术的进步，造价更低 、功能更强的微型传感器将广泛应用在 社会生活的各个方面。比如，将微型传 感器装在包装箱内，可通过全球定位系 统，可对贵重物品的运输过程实施跟踪 监督；将微型传感器装在汽车轮胎中， 可制造出智能轮胎，这种轮胎会告诉司 机轮胎何时需要更换或充气；还有些可 承受恶劣环境的微型传感器可放在发动 机汽缸内，对发动机的工作性能进行监 视。在食品工业领域，这种微型传感器 可用来监测食物是否变质，比如把它安 装在酒瓶盖上就可判断酒的状况等。
美国于2000年2月宣布启动“ 国家纳米科技计划(NNI)”，在2001 年财政年度拨款4.95亿美元以加强研 究实力。政府认为纳米技术就像20 世纪50年代的晶体管一样，其科研 和工业化的应用将进一步促进美国 经济的发展；为美国培养新世纪的 技术人才；增强美国国际科技竞争 力的需要；节约资源能源，保证美 国未来的可持续发展；纳米技术是 开发未来微型武器的技术基础，是 国防工业的未来。
纳米电子学的研究现状与未来发展趋势
纳米电子学的研究现状与未来发展趋势导语：纳米电子学作为新兴学科领域，以其独特的研究对象和广阔的应用前景受到了广泛关注。
本文将围绕纳米电子学的研究现状和未来发展趋势展开讨论，揭示其在电子器件与技术领域的重要性和前景。
第一部分：纳米电子学的研究现状随着科学技术的进步和人类对微观世界认识的深入，纳米电子学在过去几十年取得了长足的发展。
纳米电子学是研究纳米尺度下电子结构与性质的科学，旨在通过纳米尺度材料的制备、特性调控和器件设计来推动电子技术发展。
首先，纳米材料的制备与研究已取得了重要突破。
纳米材料具有特殊的物理、化学和电子性质，可以在纳米尺度上表现出与宏观材料不同的行为。
纳米颗粒、纳米线、纳米膜等纳米结构的制备成为纳米电子学的关键，通过控制纳米材料的形貌、尺寸和结构，可以调控其电子性质和器件性能，为纳米电子器件的实现提供了基础。
其次，纳米电子器件的研究取得了显著进展。
纳米尺度下电子器件具有特殊的性能和功能，如高速、低功耗和灵活性等。
纳米电子器件包括纳米晶体管、纳米传感器、纳米记忆等，已经在信息存储、通信、能源等领域展现出广阔的应用前景。
研究人员通过新型材料的开发、器件结构的优化以及工艺工程的改进，不断提升纳米电子器件的性能和可靠性。
第二部分：纳米电子学的未来发展趋势纳米电子学以其结构可控、性能可调的特点，将继续在电子器件与技术领域发挥重要作用并取得更多突破。
首先，纳米尺度下新型材料的研究将成为纳米电子学的重要方向。
纳米材料的表面和界面性质对电子结构和性能的影响巨大，因此研究人员将致力于发现新颖的纳米材料，并研究其特殊的电子性质和器件应用。
例如，二维材料石墨烯已成为纳米电子学的研究热点，其优异的电子输运性能和独特的表面反应活性带来了许多新颖的纳米电子器件。
其次，纳米尺度下的器件结构和功能性探索将成为纳米电子学的重要任务。
新一代的纳米电子器件需要结合纳米材料的特性，发挥其优势。
例如，纳米线与纳米结构相结合的器件可以实现高效能的电子传输和功能器件的集成。
湖南大学2014硕士研究生招生专业目录(学术学位)
14 ①101 思想政治理论 ②201 英语一 ③301 数学一 ④808 土力学（01 方向选）、803 交通 工程学（02 方向选） 复试专业课 F0108 路基路面工程（01 方向选）； F0109 交通规划原理（02 方向选）
20 ①101 思想政治理论
欢迎土木、
②201 英语一
机械、材料、
006 数学与计量经济学院 070100 数学
01 基础数学 02 计算数学 03 概率论与数理统计 04 应用数学 05 运筹学与控制论
007 物理与微电子科学学 院
078401 教育技术学
01 网络与远程教育理论及其 技术 02 教育资源建设与教学设计 03 实验演示与仿真技术
招生 人数
42
5
考试科目代码及名称
染控制工程和大气污染控制工程任选
一
①101 思想政治理论 ②201 英语一 ③355 建筑学基础 ④501 建筑设计（6 小时） 注：建筑设计科目考试放在第三天进 行，时间为 6 小时， 8:30-14:30 (含半小时用餐时间，中途不离开考 场)；请考生自备绘图工具和 1 号绘图 纸和 1 号图板及午餐。 复试专业课 F0401 设计理论及规范
备注
30 ①101 思想政治理论
欢迎工业设
②201 英语一
计、美术学、
③702 设计艺术史论
艺术设计、
④819 专业设计 A
戏剧影视、
复试专业课 F0801 专业设计 B 注：参加专业设计 A 考生需自带绘图、 绘画工具及 A3 幅面或 8 开绘图绘画纸 张。 参加专业设计 B 考生：报考环境艺术 设计方向的考生需自带绘图、绘画工 具及 A3 幅面或 8 开纸张；报考其它方 向的复试考生需掌握犀牛（ Rhino）、
第六章-纳米材料
第二节 纳米材料旳制备
纳米材料制备措施分为：物理法、化学 法和综正当。 物理法是最早采用旳纳米材料制备措施， 这种措施是采用高能耗旳方式，强制材 料细化得到纳米材料。例如，惰性气体 蒸发法、激光溅射法、球磨法、电弧法 等。
化学法采用化学合成措施，合成制备纳米材料，例如，沉 淀法、水热法、相转移法、界面合成法、溶胶凝胶法等。
2、化学制备法
(1)湿化学法制备纳米粉体 湿化学法较简朴，易于规模生产，尤其适合
于制备纳米氧化物粉体。主要有沉淀法、水热 法、乳浊液法等。
沉淀法一般是在溶液状态下将不同化学成份 旳物质混合，在混合溶液中加入合适旳沉淀剂 制备纳米粒子旳前驱体沉淀物，再将此沉淀物 进行干燥或煅烧，从而制得相应旳纳米粒子。
6.3.1 基本原理
STM旳基本原理图如下：图中圆圈为原子，中间深色部分 为原子核，周围浅色部分和分散旳黑点是电子云，下面11个 原子代表被测测试样面。
STM旳基本原理是量子隧道效应。 在经典力学中，当势垒旳高度比粒子 旳能量大时，粒子是无法越过势垒旳。 然而，根据量子力学旳原理，此时粒 子穿过势垒出目前势垒另一侧旳概率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ并不为零。这种现象称为隧道效应。
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术是20世纪80年代末期诞生并正在 崛起旳新科技，它旳基本涵义是在纳米尺寸范围内 认识和改造自然，经过直接操作和安排原子、分子 发明物质。纳米科技是研究由尺寸之间旳物质构成 旳体系旳运动规律和相互作用以及可能旳实际应用 中旳技术问题旳科学技术。纳米科技主要涉及： （1）纳米体系物理学；（2）纳米化学；（3）纳米 材料学；（4）纳米生物学；（5）纳米电子学； （6）纳米加工学；（7）纳米力学。
当针尖和样品旳间距足够小时(<0.4nm)，在针尖和样品面 间施加一偏置电压，便会产生隧道效应。电子在针尖和样品 面之间流动，形成隧道电流。在相同旳偏置电压作用下，伴 随探针一样晶面旳间距减小，隧道电流不久增大(可增大1～2 个数量级)，同步针尖原子和样品面原子旳电子云部分重叠， 使两者之间旳相互作用大大增强。因为隧道电流随距离呈指 数形式变化，所以，样品面上因为电子排列形成旳“凹凸不 平”旳表面，造成隧道电流剧烈变化。检测变化旳隧道电流 经计算机处理，便能得到样品面旳原子排列情况。
苏州大学纳米科学技术学院2014级培养方案
1 苏州大学纳米科学技术学院2014级培养方案 纳米科学技术学院现有纳米材料与技术1个本科专业。 纳米材料与技术专业人才培养方案 一、培养目标 培养德、智、体全面发展，基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，掌握纳米材料与技术基础理论和基础知识，具备较强的实验技能，富有创新精神和实践能力，有志于学术研究和技术创新，有潜力进一步深造，能在科研机构、高等学校及企事业单位等从事与纳米材料和技术相关的科学研究、技术开发、教学和管理等工作的高级学术型人才。 二、基本培养规格 1.政治思想和德育方面 热爱社会主义祖国，拥护中国共产党领导，掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理；愿为社会主义现代化建设服务，为人民服务，有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感；具有敬业爱岗、艰苦奋斗、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质；具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。 2.体育方面 具有一定的体育和军事基本知识，掌握科学锻炼身体的基本技能，养成良好的体育锻炼和卫生习惯，受到必要的军事训练，达到国家规定的大学生体育和军事训练合格标准，具备健全的心理和健康的体魄，能够履行建设祖国和保卫祖国的神圣义务。 3.智育方面 具有一定的人文社会科学和自然科学基本理论知识，掌握本专业的基础知识、基本理论、基本技能，具有独立获取知识、运用知识、创新知识的基本能力及开拓进取的精神，具备一定的从事本专业业务工作的能力和适应相邻专业业务工作的基本能力和素质。英语水平达到《苏州大学学士学位授予工作实施细则》（苏大教[2010]8号）的相关规定。 掌握纳米材料与技术方面的基础知识、基本理论、基本技能以及相关的工程技术知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学实验训练，具有较好的科学素养，具备运用科学知识和实验技能进行科学以及应用研究、技术开发和科技管理的基本技能。 三、学制和学习年限 学制4年；允许学习年限为3-8年。 四、学分要求和授予学位
纳米材料与技术基础知识单选题100道及答案解析
纳米材料与技术基础知识单选题100道及答案解析1. 纳米材料的尺度范围通常是（）A. 1-100 纳米B. 1-1000 纳米C. 10-100 纳米D. 10-1000 纳米答案：A解析：纳米材料的尺度范围通常是 1 - 100 纳米。
2. 下列不属于纳米材料特性的是（）A. 量子尺寸效应B. 表面效应C. 宏观量子隧道效应D. 超导效应答案：D解析：超导效应不是纳米材料特有的特性。
3. 纳米技术在以下哪个领域应用最广泛（）A. 医疗B. 电子C. 能源D. 以上都是答案：D解析：纳米技术在医疗、电子、能源等众多领域都有广泛的应用。
4. 纳米颗粒的制备方法不包括（）A. 物理气相沉积法B. 化学气相沉积法C. 溶胶- 凝胶法D. 电解精炼法答案：D解析：电解精炼法通常不是用于制备纳米颗粒的方法。
5. 以下哪种材料不属于纳米复合材料（）A. 聚合物/纳米黏土复合材料B. 金属/陶瓷纳米复合材料C. 纯金属材料D. 碳纳米管增强复合材料答案：C解析：纯金属材料一般不属于纳米复合材料的范畴。
6. 纳米材料的光学性质表现为（）A. 蓝移现象B. 红移现象C. 不发生移动D. 随机移动答案：A解析：纳米材料的光学性质常表现为蓝移现象。
7. 纳米材料的热学性质主要体现在（）A. 比热容降低B. 比热容升高C. 热导率不变D. 热膨胀系数不变答案：A解析：纳米材料的比热容通常降低。
8. 下列哪种仪器常用于纳米材料的表征（）A. 扫描电子显微镜B. 红外光谱仪C. 原子吸收光谱仪D. 气相色谱仪答案：A解析：扫描电子显微镜常用于观察和表征纳米材料的形貌和结构。
9. 纳米材料的磁学性能与常规材料相比（）A. 相同B. 更弱C. 更强D. 不确定答案：D解析：纳米材料的磁学性能受多种因素影响，不能简单地与常规材料比较确定其强弱。
10. 碳纳米管属于（）A. 零维纳米材料B. 一维纳米材料C. 二维纳米材料D. 三维纳米材料答案：B解析：碳纳米管在空间上只有一个维度在纳米尺度，属于一维纳米材料。
纳米电子学(哈尔滨工业大学)
单电子晶体管
单电子晶体管的中心岛大小 对出现库仑阻赛现象的示意图
纳米单电子晶体管实例
纳米单电子晶体管实例
单电子晶体管的实测特性曲线
纳米尺度的单电子存储器
纳米尺度的单电子存储器
C60中心岛的单电子晶体管基型
碳纳米管中心岛的单电子晶体管基型
横向碳纳米管晶体管
Intel公司2000年12月公布，他们用最新纳米技术研制成 功30nm硅晶体管芯片。新芯片运算速度达10GHz，是目前 运算速度最快的Pentium4芯片运算速度2.4GHz的4倍。
Intel公司2001年又宣布又研制成功20 nm硅晶体管芯片， 其中门的绝缘体只有0.8nm厚(约三个原子的厚度)，每秒 开关变换次数极高。基于这种20 nm硅晶体管，可以制造 含10亿个晶体管的硅晶体管芯片和计算机微处理器，其运 行速度可高达20GHz，比2000年研制成功30 nm硅晶体管芯 片，性能又提高很多。 Intel公司的一位工程师说，这种超小型新硅晶体管的研 制成功，“使我们对硅的物理极限有了新的看法，硅也许 还可以使用15年，今后用什么材料代替硅，那是谁也说不 准的事。
碳纳米管晶体管特性曲线
IBM公司的碳纳米管分子逻辑电路
倒T形碳纳米管结构的分子三极管
细碳纳米管Φ0.33 nm(4,0) , 粗碳纳米管Φ1.5 nm (11,11)
分子继电器模子继电器模型
薄膜“T”形在存储元件结构示意 图
薄膜“T”存储器等效电路
纳米芯片
1.1971年英特尔公司的4004芯片，时钟速度仅为108kHz，内含 晶体管2300个，最小线宽为100μm ； 2.1999年英特公司的Pentium 3 芯片（奔腾3芯片）， 时钟速 度已经高达1GHz，在面积为217mm2的芯片内,有晶体管2800 万个，最小线宽为0.18μm。 3.最近2001年3月英特尔公司推出的Pentium 4电脑的 时 钟 速度已高达1.7GHz，最小线宽0.13μm,在面积为 116mm2的 芯片内,晶体管数超过4200万个。片速度和集成度提高了 13000倍，线宽从1971年的10 4.计划十年内时钟速度达到10 GHz，30年来计算机芯片速度和 集成度提高了13000倍，线宽从1971年的100μm缩小到现在 的0.13μm，芯片上的晶体管已达到660万个/cm2。
纳米电子学的发展前景
纳米电子学的发展前景随着科技的不断发展，人类也在探索着更加微小的领域，从而引出了纳米技术。
纳米技术已经在许多领域得到应用，如医疗、能源、材料等等。
而在电子领域，纳米技术也有着广阔的前景，那就是纳米电子学。
纳米电子学正处于飞速发展的阶段，这项技术将会对未来电子行业的发展产生重大影响。
1. 纳米材料的发展纳米电子学所依靠的基础就是纳米材料。
纳米材料是指其中至少有一个尺寸小于100纳米的材料。
不同于传统材料，纳米材料在纳米级别上的特殊性质，使得它们有着不同于常规材料的功效和性能，这也是纳米电子学的发端。
近年来，随着研究的不断深入，人们已经成功的研制出了各种能够应用于电子行业的纳米材料，如碳纳米管、量子点等等。
这些材料不仅可以用于普通的电子元器件，而且还可以用于新型的光电器件，太阳能电池，柔性电子等众多领域，将会在未来的电子市场上占据一席之地。
2. 纳米电子学在芯片制造中的应用随着芯片结构更趨微小，纳米电子学已经成为动力研发更小，更快，更强的芯片的推动力。
有了使用纳米技术的芯片制造，可以大幅减小晶片的体积，以及倍增效能，从而满足人们对于迅速，专业向数据处理的的需求。
同时，芯片的稳定性和耐用性都得到提高。
这也是未来芯片必须依靠的技术。
3. 纳米电子学与量子计算量子计算是计算机技术的全新领域。
相比传统计算机，量子计算机可以在很短的时间内完成其他计算机需要数年甚至更多时间才能完成的大量运算。
这种运算的优势极大，使得其可以被应用于各种领域，如计算机科学、货币领域、化学等等。
而开发量子计算的重要一环就是纳米电子学。
纳米电子学的研究成果为量子计算的发展奠定了坚实的基础，为实现量子计算机提供了必不可少的原理。
4. 纳米电子学助力人工智能领域随着人工智能的快速发展，纳米电子学也将会有着重要的作用。
人工智能算法的核心是深度学习，在深度学习中，神经网络扮演了非常重要的角色。
而神经网络本身就是有大量的晶体管组成的。
如果能够缩小晶体管的结构，那么就将会得到比之前更为强大的能力。