取向zno纳米线阵列的制备与在纳米发电机中的应用

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1、辽宁师范大学硕士学位论文1绪论1．1纳米技术与纳米材料纳米技术是一门对组成物质体系的电子、原子和分子的内在运动规律、相互作用以及物理特性等进行研究分析的科学技术。从研究对象上来看纳米科学技术的研究对象介于宏观与微观之间；从理论层面上来看纳米科学技术是量子力学在实际应用中的一定拓展。此外，纳米技术研究的内容涉及现代科技的很多领域，具有很强的学科交互性和整合性。纳米技术的内涵涉及人文社科、理工科学、自然科学、法律和伦理道德等。纳米技术的学科分支很多，主要可以划分为6个口】：纳米电子学、纳米生物学、纳米物理学、纳米化学、纳米加工学和纳米计量学。纳米技术具有应用前

2、景广阔，经济效益巨大的特点。这种从宏观到微观的技术革命，：将会研制jb许多新功能和新用途的材料，例如通过纳米技术对材料复合和纤维性能进行改性，将给传统产业和产品注入高内涵、高质量和高性能。有专家指出，在与我们生活生产相关的很多领域，像医学、药学、材料、制造业、光学以及国防等行、lk，都将兔不了引发一场关于纳米的“材料革命”。这标志着人类的科学进入了一个属于纳米的时代，可以说未来谁掌握了纳米科技的领先技术，准就会率先掌握住整个技术领域，未来必将进行一场以纳米为中心的新科技争夺战。纳米科技的提出和发展是在顺应时代潮流、满足科技进步需求的条件下起步的。科技发展的

3、实践证明了芯片上晶体管数量每18个月将会增加1倍‘4l这个结论的真实性和适用性，表1．1给出的是未来10～15：年中，以Moore定律估计的硅基微电子领域的发展情7即．。表1．1硅基集成电路尺寸变化Table1．1Silicabasedintegratedcircuitsizechange年份1999200220052008201l2014特征尺寸705035180130100／nm表面起伏252015654535／nm栅长度／nm14085～90654530～3220～22等效氧化层0．6～O．80．5～0．61．9～2．51．5～1．91．0～1．5O

4、．8～1．2厚度／r．m结深／1111142～7025，、。4320～3316rv2611～198～13——．取向ZnO纳米线阵列的制备及在纳米发电机中的应刚—————————————————————————————————————-二—二二二_==二二-二二．_=：．：：=．～由表1．1可知，随着集成度的相应提高，器件加工的工艺技术将会越来越精细，越来越深入，所以纳米技术要向前继续发展，就必须不断攻克越来越细小化的技术难关。不但是加工技术需要相应进步，制作器件的材料同样也要向微纳米方向继续前进。纳米材料起初是指这样一些固体材料，如纳米晶体、纳米非晶体、纳

5、米相『等颗粒材料，还包括以纳米颗粒为结构粒子或结构单元和物相具有纳米尺度的薄膜和块体的材料等。现在给出的定义是：在三维空间中纳米材料至少要有一维处于1—100nm的纳米尺度范围内，或者是由处于纳米尺度内的单元组成的材料。随着纳米科学的发展，我们所研究的纳米材料还包括纳米线、纳米棒、纳米管、单元所组成的固体材料。纳米材料按维度分类：纳米孔等，以及由上述这些纳米结构为1．零维纳米材料，结构类似于点状的超细粒子；2．一维纳米材料，结构类似于线状的碳纳米管；3．二维纳米材料，结构类似于面状的纳米薄膜【51。如图1-1所示：纳米微粒表现为具有量子尺寸效应、小尺寸效应

6、、表面效应、库仑阻塞效应及宏观量子隧道效应‘‘刀等特点，这是由于纳米微粒的尺寸已经接近电子的相干长度，这科，强相干所带来的自组织就会使得性质发生很大变化，加上它还具有表面积大，表面能高，尺度已接近光的波长等特点，所以纳米微粒的表面原子数和表面张力呈现出受粒予直径影响很大的一些特点，进而表现出很多优异性质。薄膜。量子线量子点图1．13种低维材料Fig．1．1threekindsoflowdimensionmaterial1．2纳米ZnO半导体概述氧化锌(znO)是氧化物材料与半导体材料的重要结合，它具有在室温及更高温度处产生近紫外短波激子发光的特点。氧化锌在

7、光学和电学等方面都体现出许多其他材料无法比拟的优异特性，由于ZnO具备良好的光学和电学特性，多年来一直深受研究人员辽宁师范大学硕士学位论文的亲睐，并且被广泛应用于光电转换、压电陶瓷、紫外线激光器、声波器件和生物／化学传感器【6j等相关领域。1．2．1ZnO的晶格结构氧化锌晶体结构主要有最为常见且稳定性也最高的六边纤锌矿结构、普通的立方闪锌矿结构和很少见的氯化钠式八面体结构这三种结构形式。六边纤锌矿结构和立方闪锌矿结构的晶体都是正四面体，是每个锌或氧原子与相邻原子组成的并以其为中心的一种立体结构模型p，8】。在自然界中极其少见八面体结构，观测条件需要达到百亿

8、帕斯卡的高压。现在人们的研究工作主要围绕纤锌矿结构和I’人J锌矿结