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一维硅纳米材料的性质与体硅材料有明显差异: (1)能带结构变化:体硅材料是间接带隙半导体,带隙只有1.12eV,一维硅纳米线是直接带隙半导体; (2)带隙变化:一维硅纳米线的带隙与直径呈负相关关系,即随着硅纳米线直径的缩小,它的带隙从1.1eV变化到3.5eV; (3)表面活性:硅纳米线具有很大的比表面积、强表面活性,对光照和温度等环境因素有很高的敏感度,利用硅纳米线制成传感器可以检测氨气、水蒸气、酸碱度及化学物质的变化; (4)优异的吸光性能:用硅片表面的硅纳米线阵列作减反层并制成太阳能电池,其能量转换效率有明显提高; (5)光敏特性:对光信号反应灵敏、快速。硅纳米线阵列制成的光敏三极管,探测可见和红外波段的光照都有很高的灵敏度; (6)光降解性能:一维硅纳米线在光降解有机废物方面也有出色的表现,一维硅纳米线在光降解罗丹明等有机染料时表现出很强的降解能力。 在本论文中,我们采用化学气相沉积法,利用双温区真空管式炉,对硅纳米线在硅片和TEM用钼网上的生长进行了研究,验证在钼网上生长硅纳米线的可能性,并成功在大尺寸钼网衬底上大规模制备了硅纳米线。之后我们利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)光谱、荧光光谱仪等表征手段系统地分析了这些材料的形貌、结构、成分和光学性质,结果表明制备的硅纳米线已成功生长在钼网衬底上,尺寸在50nm以内,长度达到微米级,其外部具有一层SiO2氧化层,具有很高的结晶度,主要沿[100]和[110]这两个方向生长。最后,我们进行了硅纳米线对罗丹明和亚甲基蓝溶液的光降解测试,研究表明制得硅纳米线具有优秀的光降解性能,此外我们还对硅纳米线本身的光催化和电催化能力进行了研究。