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近年来,一维纳米半导体材料由于其特殊的物理性质被人们广泛地研究。而作为现代微电子产业基础的硅材料,其一维纳米尺寸(纳米硅线、管)的材料制备和性能研究更是引起了人们的兴趣。 本论文通过CVD、热蒸发等方法,制备了有序化自组装纳米硅丝阵列、不同直径纳米硅丝、纳米硅管等一维纳米材料。并且通过SEM、FESEM、TEM、HRTEM、SAED、XRD等测试手段,对纳米硅材料进行了形貌和结构分析;此外,还通过Raman散射、FTIR红外分析、PL荧光光谱分析等仪器,对纳米硅丝的光学性能进行了分析。本论文主要结论如下所述: 自组装阵列化纳米硅丝:论文采用NCA氧化铝模板,并结合CVD技术,成功制备出了高度阵列化排列的纳米硅丝。通过结构分析,这些整齐排列的纳米硅丝晶体质量良好,其生长方向主要为Si(111)晶向。纳米硅丝的直径可以通过调节NCA纳米孔的直径大小来调节,一般为10-100nm之间;其长度可以通过调整不同的模板厚度以及生长时间来改变。同时论文研究了对低温生长的原生纳米硅丝在高温下长时间退火,得到了结晶理想的纳米硅丝结构。 硫化物辅助法生长纳米硅丝:论文提出利用硫化物辅助制备纳米硅丝的新方法。该方法通过高温热蒸发硫单质或者硫化物,用硅片作为衬底反应而成。其特点是纳米硅丝的硅源不是来自硅烷或者硅氧化物,而是来自硅衬底本身。该方法制备简单,并且硫在其生长过程其起到辅助作用,但最后生成气体消失,不会对硅丝造成污染,并且硅源直接来自于衬底本身,减少了制备流程。结合纳米硅丝的生长过程,论文提出了一种硫化物辅助生长机理。 CVD和NCA氧化铝模板技术制备多晶纳米硅管:论文利用CVD和NCA氧化铝模板技术,制备出纳米硅管。尽管人们对纳米硅管进行过理论上的分析,但是由于其结构上的限制,在实验中很难被合成出来。论文利用VLS机理,加上氧化模板中纳米孔的限制作用,在CVD系统中成功地合成出了纳米硅管结构。通过EDX能谱测试,该结构主要为Si和少量氧组成;其直径大约为50-100nm,这与NCA模板纳米孔的直径有关;通过HRTEM观察,其晶体结构为部分结晶,一般为多晶和非晶相结合的结构。 纳米硅丝的一级Raman散射、付立叶红外(FTIR)及荧光光谱(PL)研究:论文研究了纳米硅丝的光学性质,结合考虑温度效应的声子限域模型,对纳米硅丝的一级RamanT0散射峰进行了理论计算,并与实验结果进行了对比。研究发现,考虑温度效应的纳米硅丝一级RamanT0峰与实验吻合的比较一致。据此认为,纳米硅丝的Raman峰与体硅相比的偏移,主要由激光发热引起纳米硅丝内部温度升高,以致其混乱度增加,导致其峰位发生红移:同时发现,对于直径为~30nm和~100nm纳米硅丝的Raman峰位却没