激光加工形成硅基上的氧化低维纳米结构的PL发光

用激光辐照硅样品和硅锗合金样品能够形成多种氧化低维纳米结构,可以用激光与半导体相互作用产生的等离子体波模型来解释这些结构的形成机理.其中,在单晶硅上形成的网孔壁结构有很强的706nm波长的光致发光(PL)峰,在硅锗合金上形成的多孔状结构于波长为725nm处有极强的PL峰,在硅锗合金上形成的条形片状结构分别在波长为760nm和866nm处也有较强的PL峰;这些结构表面都覆盖有氧化硅层,在硅锗合金上的氧化硅层中镶嵌有纳米锗晶团簇,并用相应的模型解释了这些氧化低维纳米结构的强光致发光效应.

氮化镓低维纳米结构的制备与表征

主要是以氧化镓为原料,通过气相沉积法,制备出GaN纳米线和纳米带.通过X-射线衍射(XRD),扫面电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等测试手段对其形貌进行了表征和分析.研究了实验过程中工艺条件的改变对所制备GaN纳米结构形貌特征的影响.对两种GaN纳米材料的拉曼散射光谱进行了分析.

低维纳米结构材料的弹性性能研究进展

文章从实验研究、理论分析和数值模拟三个方面分别介绍了目前国内外关于低维纳米结构弹性性能尺寸效应的研究现状，总结了现有的一些研究方法和结论。

BiFeO3多铁性低维纳米结构研究进展

BiFeO3多铁性低维纳米结构(如纳米晶、纳米线、纳米管、纳米岛等)因其出色的室温多铁性能以及纳尺度下的新型尺寸效应特性,在新型多态存储器及自旋电子学器件方面受到广泛关注。近年来,人们在BiFeO3多铁性低维纳米结构的制备与表征(电、磁性能以及微结构)方面取得了相当进展,本文对此进行了评述。首先,对高质量的BiFeO3多铁性低维纳米结构的制备方法进行了简短评述,然后介绍了BiFeO3多铁性低维纳米结构的纳尺度电性能与磁性能表征以及磁电耦合效应。最后,综述了BiFeO3多铁性低维纳米结构的微结构研究进展以及BiFeO3多铁性低维纳米结构的理论研究结果,并指出了未来BiFeO3多铁性低维纳米结构研究需要重点解决的一些问题。

钙钛矿锰氧化物低维纳米结构研究进展

钙钛矿结构锰氧化物由于同时存在电荷、自旋、轨道、晶格等多种自由度,它们之间很强的相互作用和相互竞争导致了一系列新颖的物理现象,如庞磁电阻效应、巨磁熵效应、绝缘体-金属转变、电子相分离、电荷/轨道有序等现象,使其成为凝聚态物理学研究的热点。随着微电子器件日趋集成化和微型化,其特征尺寸越来越小,目前基于钙钛矿结构锰氧化物微电子器件的特征尺寸已经进入纳米尺度。在纳米尺度钙钛矿结构锰氧化物具有显著的尺寸效应,表现出与薄膜及块材不同的电、磁输运特性,在新一代微电子器件领域具有重要的应用价值。近年来人们在钙钛矿锰氧化物低维纳米结构制备、电磁输运特性测量、微结构表征及理论模拟方面,都取得了较大的研究进展,本文对此进行了评述。首先,概述了钙钛矿锰氧化物低维纳米结构的微结构研究进展;介绍了钙钛矿锰氧化物低维纳米结构的电子相分离及电荷有序现象;评述了其电磁输运特性的纳米尺度表征;讨论了钙钛矿锰氧化物低维纳米结构在自旋电子学、磁随机存储器和传感器方面的应用进展。最后指出了未来钙钛矿锰氧化物低维纳米结构研究需要重点解决的一些问题。

低维纳米结构氧化物的控制合成、生长机理及其性能

低维纳米材料、纳米复合材料由于其特殊的微观结构及形貌，有望在电学、光学、电化学等领域获得常规材料所无法拥有的性能。随着近年来对高性能环境材料、发光材料等要求的提高，对纳米复合材料在相关领域的理论研究也越来越值得关注。

退火氧化生成的硅锗低维结构的光致发光性质

用激光辐照辅助电化学刻蚀的方法加工硅锗薄膜样品,30min后,在样品表面形成了多孔状的结构,该结构在724nm处有很强的光致发光(PL)峰。将该多孔状结构的样品置于高温氧化炉中进行不同时间的退火氧化处理后,发现在不同的退火氧化条件下样品的PL光谱发生了明显的变化。通过分析,作者根据量子受限(QC)和量子限制-发光中心(QCLC)模型,建立了新的量子受限-晶体与氧化物界面态综合模型来解释样品PL发光的变化。

激光辅助刻蚀硅锗合金样品生成低维片状结构的PL发光

我们用激光辐照辅助电化学刻蚀法在硅锗合金上形成了多种氧化低维纳米结构,特别是硅锗合金薄膜裂解后生成条形片状结构,其条形片表面有纳米颗粒分布。发现这些纳米颗粒经空气氧化后在波长为760nm和866nm处有较强的光致荧光(PL)峰,高温退火后其PL峰(643nm和678nm)有明显的蓝移。实验结果支持量子受限(QC)发光模型。该项工作为制备硅和锗的强发光材料提供了新的方法。

低维原子/分子晶体材料的可控生长、物性调控和原理性应用

本文介绍了高鸿钧课题组在物理所20年来的部分代表性工作.研究的主要方向为低维纳米功能材料的分子束外延可控制备、生长机制、物性调控及其在未来信息技术中的原理性应用.从材料的可控制备入手,结合第一性原理的理论计算,阐明材料生长机制和结构与物性的关系,进而实现物性调控和原理性应用.主要内容有:1)纳米尺度"海马"分形结构的形成及其生长机制;2)STM分辨率的提高及最高分辨Si(111)-7×7原子图像的获得;3)固体表面上功能分子的吸附、组装及其机制;4)稳定、重复、可逆的纳米尺度电导转变与超高密度信息存储;5)固体表面上单分子自旋态的量子调控及其原理性应用;6)原子尺度上朗德g因子的空间分辨及其空间分布不均匀性的发现;7)晶圆尺寸、高质量、单晶石墨烯的制备及原位硅插层绝缘化;8)几种新型二维原子晶体材料的可控构筑及其物性调控;9)"自然图案化"的新型二维原子晶体材料及其功能化.这些工作为低维量子结构的构造、物性调控及其原理性应用奠定了基础.

高分子络合法自组装ZnO纳米结构和形貌调控

研究采用高分子络合法工艺制备ZnO纳米结构材料时晶体尺寸、形貌和质量的控制影响因素和机理.发现ZnO纳米结构的自组装生长由其极性生长特征和高分子网络骨架限域所决定.采用不同络合材料可调控ZnO纳米结构的形貌,如以聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等高分子材料作为络合剂时,分别可以得到均匀直径的ZnO纳米棒、纳米线,而作为对比,当以氨水、柠檬酸钠和六亚甲基四胺等小分子材料作为络合剂时,则分别得到ZnO纳米花、纳米片和棒槌状纳米棒;控制适度弱碱性的络合溶液pH值有利于ZnO纳米结构沿[0001]取向生长,在弱碱性溶液中易得到长柱状ZnO纳米线,而在强碱性溶液中易形成短的ZnO纳米棒以至颗粒.

酚醛树脂原位催化裂解制备低维碳纳米结构

以Ni(NO_3)_2·6H_2O为催化剂前躯体,原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构;用粉体X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与苯酚物质量比小于0.01时,Ni催化剂易分散,碳纳米管易生成,管径均一、分布稠密;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与苯酚物质量比大于0.04时,Ni催化剂易团聚,碳纳米管管径分布较宽,分布稀疏;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与苯酚物质量比为0.10时,Ni催化剂团聚现象严重,难以生成碳纳米管;提出了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管不同碳纳米结构可能的形成机理。

无机非碳质纳米线宏观自组装研究进展

自组装化学是国际科学界的研究热点。通过纳米宏观自组装研究不仅可以创制新颖多功能宏观纳米材料,而且对揭示生命现象奥秘具有重要意义。无机非碳质纳米线普遍具有易于合成加工、大长径比、优异热稳定性和化学稳定性、并且功能丰富可调等特点,是环境修复、能量储存与转化、纳米电子学、生命健康等领域的热点材料。利用宏观自组装技术,可以把无机纳米线加工成二维宏观纳米膜、三维宏观纳米组装体等结构新颖的功能材料,既能显著改善传统纳米粉体的使用性能,推进其实际应用进程,又能衍生出众多新颖的结构特点和新功能,拓展其应用领域。本文综述了无机非碳质纳米线的在二维平面空间和三维立体空间中的宏观自组装方法、结构和性能,并总结纳米单元宏观自组装领域的主要挑战和发展前景。

纳米中心拓扑晶态绝缘体碲化锡纳米线研究获得新进展展

低维纳米结构的比表面积大，可以有效的降低体相传输对表面的干扰作用因而增强表面态效应，更重要的是一维拓扑绝缘体在一维纳米级的自旋电子器件领域扮演这重要的角色。

多孔硅锗的制备及其近红外发光增强

用激光照射辅助电化学刻蚀硅锗合金样品能够形成多种低维纳米结构。在硅锗合金上形成的多孔状结构在波长为725 nm处有很强的光致发光(PL)峰,PL的增强效应不能单独用量子受限模型来解释。我们提出新的模型来解释这种低维纳米结构的PL增强效应。

异侧非重叠三封闭端量子波导中的声子输运与热导

研究了异侧非重叠三封闭端量子波导中的声学声子传输和热导率性质.结果表明:由于激发模的产生,总传输系数在整数约化频率的时发生跳跃;各个激发模所产生的温度条件不一样,温度越高,被激发的模越多,并且高阶模对热导的影响较小;声子传输和热导性质与不连续结构的形状和位置有直接的关系,声子传输和热导性质对量子线的温度环境相当敏感.

SnO_2分级纳米结构的研究进展

分级纳米结构不仅具有低维纳米构成基元的特征,还具备较大的比表面积及特别的空间孔道结构,从而表现出不同于单一构成基元的独特的物理、化学性质。综述了近年来Sn O2分级纳米结构的研究进展,重点介绍了球状、花状、枝棒状等SnO2分级纳米结构的合成方法、形貌及气敏性能,并对SnO2分级纳米结构作为高性能气敏材料的应用和发展前景进行了展望。

物理系学科及其带头人简介

凝聚态物理学科 凝聚态物理学科成立于2007年。本学科主要以凝聚态物质的应用基础研究为主，除从事具有重要应用前景的凝聚态理论研究之外，还从事以新型材料与器件为主要内容的实验研究，并逐渐形成了几个相对稳定并富有成果的研究方向，包括（1）低维纳米结构光电特性，（2）固态量子信息，（3）太阳能光伏电池，（4）光电子材料，（5）新型电子材料与器件等。本学科拥有一支由知名学者和高学历人才组成的年龄结构合理、科研实力雄厚的科研创新团队，在主要科研人员当中，有教授1名、博士7名。

“多变且高能”的钒氧化物在储能领域中的应用

近日，刘鹏程博士（广州大学机电学院＆南航材料学院）和朱孔军教授（南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室）以从低维纳米结构合成到3D微-纳结构及自支撑电极加工的独特角度，系统地综述了钒氧化物在LIBs和NIBs等应用中的研究进展、所面临的问题和未来发展趋势。构建3D微-纳结构电极材料和自支撑电极被认为是非常有效的解决低维纳米材料自团聚问题的途径，并且已在一些电极材料中得到了很好的应用，也已经成为当前储能应用中的一个研究热点。

漫谈半导体材料及异质结器件

半导体材料与器件在当代信息社会中扮演着核心角色,相关产品几乎渗透了人类生活的各个角落。文章简要回顾了半导体的研究历史,介绍了半导体材料与相关应用,阐述了半导体异质结器件的工作原理,并展示了半导体自旋电子学及低维窄禁带半导体纳米结构的研究现状与发展前景。

限域效应在表面合成化学中的应用

利用"自下而上"的合成方法在表面构建不同的功能化纳米结构是目前表面化学领域的研究热点之一.为了实现对合成纳米结构的精确控制,通常需要选择合适的前驱体分子、金属衬底和反应动力学条件等.特别是,得益于衬底表面的二维环境,可以利用一些特殊的二维限域效应来调控表面化学反应,从而得到高质量和高产率的目标纳米结构.本文结合本课题组近期的研究工作,综述了几种不同的限域效应在表面合成化学中的应用,内容包括以下四个方面:(1)利用前驱体分子与衬底晶格参数之间的匹配关系控制不同对称性产物的生成;(2)利用前驱体分子自身的位阻效应调控表面反应;(3)通过制备表面模板控制合成产物的尺寸和形状;(4)利用表面自组装策略调控多路径的化学反应.此外,本文还对寻求更加精准的限域手段来调控表面反应进行了展望.