納米半導(dǎo)體材料是一種自然界中并不存在的人工制造新型半導(dǎo)體材料,隨著材料維度的降低和結(jié)構(gòu)特征尺度的減小,量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)、庫倫阻塞效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)都表現(xiàn)得越來越明顯,使得納米半導(dǎo)體材料表現(xiàn)出獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),如光/電催化特性、光電轉(zhuǎn)換特性及電學(xué)特征等。利用這些特性,納米半導(dǎo)體材料可用于制作環(huán)境污染物降解電極、單電子儲(chǔ)存器件、量子激光器、能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換等,為科學(xué)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的機(jī)遇。不同于以往納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的制備方法,本文基于高能惰性氣體等離子體所具有的誘導(dǎo)晶體各向異性生長的作用、高能H2等離子體具有的均勻化晶體表面能的作用,采用直流電弧等離子體蒸發(fā)法,通過改變制備氣氛中氣體種類、比例,制得具有圓球形、納米片、納米帶狀形貌特征的Si納米晶體,以及具有立方體、平截立方體、平截八面體形貌特征的TiC/C納米晶體。通過建立反應(yīng)氣氛與產(chǎn)物組分、結(jié)構(gòu)及形態(tài)的對應(yīng)關(guān)系,研究了納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的氣相合成規(guī)律及機(jī)理,為設(shè)計(jì)、制備及調(diào)控半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性能提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論分析。測試了 Si、SiC和TiC/C納米晶體在光電響應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和催化反應(yīng)等能量轉(zhuǎn)化體... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１娃納米片（ａ，ｂ）掃描電鏡圖和透射電焼圖；（ｃ，ｄ）直接和間接帶隙圖??Ｆｉｇ．?１．１?（ａ，ｂ）?ＳＥＭ?ａｎｄ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ；?（ｃ，ｄ）?ｐｌｏｔｓ?ｏｆ?ｄｉｒｅｃｔ?ａｎｄ?ｉｎｄｉｒｅｃｔ?ｂａｎｄ?ｇａｐ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ??ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ［ｉ８］??

／ＶＩ、??Ｉ囚??￡（Ｍｒ？ｙ?（＃Ｖ）??圖１．１娃納米片（ａ，ｂ）掃描電鏡圖和透射電焼圖；（ｃ，ｄ）直接和間接帶隙圖??Ｆｉｇ．?１．１?（ａ，ｂ）?ＳＥＭ?ａｎｄ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ；?（ｃ，ｄ）?ｐｌｏｔｓ?ｏｆ?ｄｉｒｅｃｔ?ａｎｄ?ｉｎｄｉｒｅｃｔ?ｂａｎｄ?ｇａｐ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ??ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ［ｉ８］??近幾年來，二維桂納米片，特別是采用ｓｐ２雜化或者ｓｐ２－ｓｐ３雜化的珪帰，吸引了許??多科學(xué)家的興趣，并在理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行了研究。珪帰是最新發(fā)現(xiàn)的珪同素異形??體，可看作是娃版本的石墨帰。因此，珪稀具有許多像石墨婦那樣迷人的特性，如Ｄｉｒａｃ??電子分布。ｆＷＣｈｉａｐｐｅ等在Ｍ０Ｓ２基體上分子束外延生長制得桂納米片，并測試其電??學(xué)特性。結(jié)果顯示，珪納米片厚度從２?ｎｍ變化到１３?ｎｍ時(shí)，其光學(xué)禁帶寬度從１．８?ｅＶ??變化到３．２ｅＶ

ｍＡｇ－＾，相應(yīng)庫倫效率約為７９．１％。充放電循環(huán)測試顯示珪納米片的容量在前１０次循??環(huán)中下降很快，循環(huán)２００次后其比容量約為６００ｍＡｈｇ人如圖１．３所示。??可見，不同形態(tài)娃納米材料具有不同的光學(xué)和電化學(xué)特性，在光學(xué)和能源領(lǐng)域都具??有深入研究價(jià)值和廣闊應(yīng)用前景。??１．１．２碳化植納米材料??ＳｉＣ是一種很重要的半導(dǎo)體化合物，由Ｃ－Ｓｉ相圖（圖１．４）可知Ｃ與Ｓｉ間不存在??固溶體，ＳｉＣ中Ｓｉ原子和Ｃ原子嚴(yán)格遵循化學(xué)計(jì)量比，也就是Ｓｉ元素和Ｃ元素各占５０％。??中性Ｓｉ和Ｃ原子基態(tài)時(shí)的電子結(jié)構(gòu)為：??Ｓｉ，?１４ｅ＇：?ｌｓ＾２ｓ＾２ｐ＾３ｓ＾３ｐ＾??Ｃ，?６ｅ－：?ｌｓ＾２ｓ＾２ｐ＾??Ｓｉ和Ｃ原子都為四價(jià)元素，最外層含有四個(gè)價(jià)電子，它們之間采取ＳＰ３雜化共用一個(gè)??ＳＰ３雜化軌道，形成共價(jià)四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)Ｓ


本文編號：3466285