论文部分内容阅读
随着现代科学技术的发展,人们要求材料具有更优越的物理性能,且器件的尺寸越来越微型化,这些都促使现代凝聚态物理和材料科学的研究在低维材料方面产生了极大的兴趣。低维材料的研究目的主要有三个方面:（1）对发生在三维材料中的一些物理现象进行简化描述;（2）对低维材料的奇特物理现象及其性能的发现;（3）由低维材料组成新的人工三维材料。自从1991年,日本科学家S.Iijima在石墨电极电弧放电的阴极沉积物中发现了碳纳米管以来,以其为代表的一系列准一维纳米材料-纳米管、纳米线被相继合成出来。这些准一维纳米材料之所以吸引了众多研究者的兴趣,一方面是由于它们具有独特的结构,另一方面,当材料的尺寸小到一定程度时,会表现出一系列不同于体材料的新颖的物理性质,如电学性质中的量子干涉效应、光学性质中的量子限制效应（蓝移）、力学性能的极大提高等等。因此,纳米材料不论对基础理论研究,还是对纳米器件的制备和应用来说,都具有十分重要的意义。对于前者而言,以为纳米材料的合成,使介观尺度的物理现象的直接实验验证成为可能。准一维材料的研究的更大吸引力在于,它们可能是将来制造纳米器件的良好材料。以纳米碳管为例,它已被证明可用作高亮度的场发射电子源、纳米导线、纳米试管、纳米探针以及用来称量极小颗粒的“纳米称”;单层纳米碳管更被发现具有超导电性;利用纳米碳管和硅纳米线制备的M-S纳米异质结器件,具有金属-半导体异质结二极管的整流效应。GaN是一种直接带隙半导体材料,室温下带隙是3.4 eV,是制备蓝、绿发光二极管、半导体激光器的理想材料。理论和实验都证明,GaN的纳米结构可以显著提高其蓝、绿光的发光性质,为制备更高集成化的高质量光电子器件奠定了基础。1997年,韩伟强、范守善等首先采用多层碳纳米管作为模板,利用置换反应制备出了长度几十微米、直径分布4-50纳米不等的一维GaN纳米线。但是产物纯度和产率低,而且制备的方法比较复杂。1999年,张立德等使用多孔Al2O3作为模板,使气态的Ga2O与NH)3直接反应得到了GaN纳米线,他们的制备方法较简单,产