小纳米国际中的大打破
来源:九城网 发表于2019-07-12 03:35:49 编辑:钟欣桐
摘要: 一维纳米半导体资料的可控成长及其机理 发布时刻:2019-01-10来历:浙大新闻办作者:石琳 吴雅兰 张鸯7186 所谓 纳米 是一米的10亿分之一,在这个微观世界

  一维纳米半导体资料的可控成长及其机理

  

  发布时刻:2019-01-10来历:浙大新闻办作者:石琳 吴雅兰 张鸯7186

   所谓 纳米 是一米的10亿分之一,在这个微观世界里,许多资料在光学、电学、力学等方面的性质会发作意想不到的改变。例如:在1991年被发现的纳米碳管,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢的100倍。跟着纳米碳管的发现,一维纳米半导体资料在信息、动力等范畴的严重运用远景引起了广泛重视。自上世纪90年代,世界上掀起了纳米科技的研讨热潮。?? 管状结构比丝状结构多了一层内外表,增加了比外表积,进步了资料的活性,因而在许多方面具有了更好的功能。其它资料是不是也能做成纳米管呢? 杨德仁教授长时间从事半导体硅资料的研讨,他敏锐地意识到能够把前沿的纳米科技与硅资料结合起来。??从2000年起,杨德仁团队就开端了以硅为中心的纳米半导体资料的研讨。经过十余年的研讨,团队在世界上首要制备出了纳米硅管和纳米硒管,并提出了两种新的制备氧化物和硫化物一维纳米半导体资料的普适办法及其机理。??比较于纳米碳管,纳米硅管不易构成。因为在物理特点上,以石墨方式存在的碳出现层状结构,在必定条件下可自发构成管状结构;而硅晶体出现出金刚石结构,对错层状的,难以自发成管。因而,把非层状结构的硅资料制备成纳米管一直是一个世界难题。??研讨之初,杨德仁团队从制备纳米硅丝下手,没想到在一次实验中得到了意外的收成。 在纳米资料界,制备纳米硅丝的一种做法是在底部被金属催化剂关闭的纳米柱状空心模板中堆积硅原子,就像是把硅原子逐步倒入一个直径为纳米标准的细长圆柱体空 杯子 中,等 杯子 被填满时,这些硅原子就 垒积 成硅丝了。但在一次实验中,咱们不经意间没有把模板的底部彻底封住,中心留了个小孔,这样一部分硅原子就可 穿过 小孔,而一部分硅原子则堆积在 杯子 的壁上,成果就构成了管状结构。 受此意外成果的启示,团队经过屡次实验发展出半关闭金属环催化的办法,在世界上初次制备出纳米硅管,团队并不只是满足于资料的制备,还对制备出的纳米硅管的功能进行了表征和测验。现在被广泛运用的锂离子电池便是纳米硅管的用武之地之一,用纳米硅管制成的锂离子电池负极资料在理论上能够把电极容量进步到现在商用碳资料电极的5-10倍。 咱们在实验室环境下,现已完成了比商用碳资料电极进步5倍的容量。 杨德仁介绍说。??在元素半导体中,现在只要硅、锗、硒三种得到广泛运用。在制备出纳米硅管后,杨德仁团队也期望在别的两种元素半导体资料的纳米管上有所突破。锗的结构与硅类似,制备纳米硅管的办法能够运用在锗上。但想要制备出纳米硒管还需要另辟蹊径,世界上的同行其时也在想方设法制备纳米硒管。??终究,杨德仁团队提出了超声波诱导自拼装的新战略,在世界上初次制备出纳米硒管。 咱们先用水热法制备出纳米硒球,再用超声波的高密度能量使纳米硒球在特定方位处开裂,因为硒所具有的特别三方螺旋结构,硒原子就沿着开裂面自拼装成长成管状结构。 这种制备纳米硒管的办法也引导了世界上的同行对纳米硒管的研讨,有研讨者报导纳米硒管的光电导比相应的体硒资料进步了10倍左右。??除了创始两种元素半导体的纳米管的制备办法,杨德仁团队还提出了新的制备氧化物和硫化物一维纳米半导体资料的普适办法。??一维金属氧化物半导体纳米管的制备是以碳纳米管为模板的静电诱导自拼装战略来完成的。首要设法使碳纳米管外表带上静电,接着放入含有特定金属离子的化学溶液中,因为静电招引效果,金属离子就堆积在碳纳米管的外表;然后经过在空气中加热,使碳纳米管外表的金属层与氧气发作反响构成金属氧化物,而碳管模板则转换为一氧化碳或许二氧化碳气体而消失,一维金属氧化物半导体纳米管就制备成功了。 用这种办法制备的金属氧化物半导体纳米管的管壁是多孔状的,增大了比外表积,因而具有更好的功能,比如说气敏功能。 杨德仁团队运用这种办法制备了一系列的金属氧化物半导体纳米管,验证了该办法的普适性。更有意义的是,这种办法能够把金属氧化物半导体纳米管的制备规划从克的等级进步到百克乃至千克的等级,这为往后工业化出产打下了根底。??项目的研讨成果在Adv.Mater.等世界闻名学术期刊上宣布SCI论文110篇;至2019年1月,20篇中心论文被SCI他引1338次;8篇代表论文被SCI他引815次,篇均101次,最高单篇SCI他引234次,均匀SCI影响因子达7.781.别的,项目获授权国家发明专利14项,参著英文专著3本。??(文 石琳 吴雅兰/拍摄 张鸯)??点击观看视频

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