纳米晶体硅量子点场发射冷阴极的研究

在n-Si(4～5Ω·cm)衬底上淀积了400nm厚的纳米晶体硅(nc-Si)量子点薄膜,将其制备成场致发射的冷阴极.介绍了nc-Si量子点冷阴极的制备,场致发射特性的测试,解释了nc-Si量子点冷阴极的工作模型及电子弹道发射的原理.透射电子显微镜(TEM)对样片的结构分析证实样片中的nc-Si量子点具有很好的单晶结构;原子力显微镜(AFM)对样片的表面形貌分析表明,样片具有平滑的表面,有利于提高冷阴极的发射效率.

硅纳米晶体在太阳电池中的应用

硅纳米晶体的电子和光学特性使其在改善太阳电池的性能方面扮演着重要角色。目前,硅纳米晶体在太阳电池中应用的主要方式有利用纯硅纳米晶体薄膜制作太阳电池、硅纳米晶体与无机(氧化硅、氮化硅或碳化硅等)或有机(P3HT)薄膜基质结合构成复合结构太阳电池、硅纳米晶体与碳纳米结构(富勒烯或单壁碳纳米管)结合形成复合结构、硅纳米晶体与传统的染料敏化太阳电池结合、利用硅纳米晶体的减反射或下转换作用将硅纳米晶体与体硅太阳电池结合。硅纳米晶体也有可能在新概念太阳电池如多激子太阳电池、中间带太阳电池和热载流子太阳电池中得到应用。

硅纳米晶体的低温共晶合金化制作及其表征

利用Au/Sb和Au/Si共晶点温度较低的特点,通过在~400℃合金化的方法,在硅片表面实现了掺Sb纳米晶体的制作。扫描电子显微镜观察到了Au/Si合金化反应形成的倒金字塔形蚀坑以及纳米结构的存在,拉曼散射光谱证实这些结构主要是纳米尺度的晶体,二次离子质谱表明Sb在Si中的掺杂浓度大于2×10^(18) cm^(-3),超过了Sb在体晶硅中的固溶度。该纳米晶体的制作方法简单易行,热预算较低,和其他微纳器件制作工艺的兼容性较好。

硅纳米结构晶体管中与杂质量子点相关的量子输运

在小于10 nm的沟道空间中,杂质数目和杂质波动范围变得十分有限,这对器件性能有很大的影响.局域纳米空间中的电离杂质还能够展现出量子点特性,为电荷输运提供两个分立的杂质能级.利用杂质原子作为量子输运构件的硅纳米结构晶体管有望成为未来量子计算电路的基本组成器件.本文结合安德森定域化理论和Hubbard带模型对单个、分立和耦合杂质原子系统中的量子输运特性进行了综述,系统介绍了提升杂质原子晶体管工作温度的方法.

硅纳米晶体浮栅存储器件特性研究

通过硅(Si+)离子注入使硅纳米晶体存在于SiO2层中充当离散浮栅,制造出纳米晶体浮栅存储器件,测试器件的阈值电压变化(△Vth)、耐擦写能力和数据保持能力,得到该纳米晶体浮栅存储器件的存储特性。测试结果表明,该纳米晶体浮栅存储器件具有大的△Vth和较快的写/擦速度、非常好的耐擦写能力和很好的数据保持能力,具有应用于航空航天设备中的潜力。

科研人员借助硅纳米晶体制出发光二极管

来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管（SiLEDs），其不含重金属，却能够发射出多种颜色的光。相关研究报告发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。

美科学家在硅纳米晶体中发现MEG效应

据报道，美国的科学家们在硅纳米晶体中发现了一种叫做多重激子产生（MEG）的重要效应。MEG效应会导致每吸收一个光子形成多于一个的电子。有关研究成果发表在近期的《Nano Letters Journal》在线版上。

硅纳米晶体发光二极管研制成功

硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米，却具有很高的发光潜力。现在，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造了同了高效的硅基发光二极管（SiLEDs），

科学家借助硅纳米晶体制造出不含重金属的高效硅基LED

来自德国卡尔斯鲁厄理工学院和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基LED（SiLEDs），该LED不含重金属，却能够发射出多种颜色的光。

硅纳米线场效应晶体管生物传感器在液体活检中的研究进展

液体活检作为一种新型无创的肿瘤检测方法,在肿瘤早期诊断、治疗及预后监测等方面起重要作用。循环肿瘤细胞、循环肿瘤RNA、循环肿瘤DNA是液体活检的主要检测目标。随着纳米材料及纳米技术的发展,硅纳米线场效应晶体管(SiNW-FET)生物传感器已用于多种目标分子的检测,包括细胞、核酸、蛋白质等,具有无标记、灵敏度高、特异性好、实时快速、操作简单等优势,在液体活检中具有广阔的研究前景。SiNW-FET生物传感器有望为液体活检开辟一条新的检测途径。

硅量子点结合能的尺寸和形状效应

【目的】分析硅量子点的尺寸和形状对其结合能的影响。【方法】采用密度泛函理论第一性原理的方法,计算了不同尺寸、形状的硅量子点结合能。【结果】随着体系内原子数的增多,硅量子点结合能基本上呈现增大的趋势,这与纳米材料结合能的尺寸效应一致。然而,这种尺寸效应也会受到形状的影响。引入形状因子λ,研究发现在等尺寸的情况下,四面体形状(TH)的硅量子点结合能总是小于中心四面体对称(TC)的硅量子点,二者的结合能也都小于八面体形状(OT)的硅量子点。在一些硅量子点上出现原子数小的硅量子点其结合能反而大于原子数大的硅量子点,其原因是因为原子数小的硅量子点具有较大的形状因子。另外,硅量子点体系中氢硅比(氢原子与硅原子的比值),即n(H)/n(Si),能够同时反映硅量子点的尺寸、形状参数,硅量子点结合能与氢硅比的线性关系进一步证明了硅量子点的尺寸、形状效应。

硅纳米线传感器灵敏度研究进展

对基于一维纳米材料的硅纳米线场效应晶体管(SiNW-FET)传感器在疾病早期诊断中检测超低浓度生物标志物的优势进行了简单阐述,提出提高SiNW-FET传感器检测灵敏度的重要性和必要性。介绍了SiNW-FET传感器的工作原理、检测灵敏度和检测限(LOD)。重点讨论了通过对SiNW表面修饰方法的优化、使用不同结构形状SiNW和降低传感器德拜屏蔽效应等方法提高SiNW-FET传感器的灵敏度,对各种提高灵敏度的方法和对应方法下SiNW-FET传感器的检测限或灵敏度进行了对比总结。最后,总结了提高SiNW-FET传感器灵敏度的方法和目前亟待解决的问题,并展望了其发展趋势。

一种在硅材料表面组装金纳米颗粒的新方法

以氯金酸、L-半胱氨酸为反应试剂,利用内电流和金硫自组装效应,在硅材料表面组装了较为均一的金纳米颗粒,并利用荧光分析与硅纳米线场效应晶体管对该方法进行了相关验证。结果表明:经氢氟酸处理后的硅材料,在氯金酸和L-半胱氨酸混合溶液中反应3min可在硅表面得到较为均匀、稳定的金纳米颗粒层,其中,氯金酸浓度为0.5mmol/L,氯金酸和L-半胱氨酸浓度比为3∶1。荧光分析表明该方法组装的金颗粒表面已氨基功能化,使得金纳米颗粒修饰的硅材料在应用于生物检测时可直接醛基化修饰蛋白,简化了实验操作。同时,该方法可以在硅纳米线场效应晶体管中特异性组装金纳米颗粒,有力地支持了相关器件在疾病检测方面的应用。

硅纳米线界面态的化学钝化方法概述

分析了界面态对硅无结纳米线晶体管（JNT）亚阈值摆幅和电导率的影响,并详细总结了化学钝化硅纳米线界面态的方法以及对器件性能的影响。化学钝化方法主要包括各向同性的氢氟酸（HF）腐蚀钝化和各向异性的四甲基氢氧化铵（TMAH）腐蚀钝化。HF钝化方法以氢饱和硅表面悬挂键来减少其表面界面态,TMAH钝化方法则通过各向异性腐蚀形成Si—O键。化学处理后得到了光滑的硅纳米线晶面表面结构,从而有效地抑制界面态对电导率的影响,使器件达到理想的亚阈值摆幅。研究结果表明,利用化学腐蚀钝化方法优化界面态,能够有效改善硅纳米线晶体管的性能。

用纳米晶体技术成功制作出4Mb存储器件

据《Semiconductor FPD World》2003年Vol.22,No.6上报道,莫托洛拉公司成功地试制出以硅纳米晶体技术为基体的4Mb存储器件。该技术作为一种第二代不挥发性存储器技术而引人注目,它比普通的快闪存储器具有更小型、大容量、高可靠性和功率高效化的特点。

纳米硅(nc-Si:H)晶体硅(c-Si)异质结太阳电池的数值模拟分析

运用美国宾州大学发展的AMPS程序模拟分析了n 型纳米硅 (n+ nc Si:H) p 型晶体硅 (p c Si)异质结太阳电池的光伏特性 .分析表明 ,界面缺陷态是决定电池性能的关键因素 ,显著影响电池的开路电压 (VOC)和填充因子(FF) ,而电池的光谱响应或短路电流密度 (JSC)对缓冲层的厚度较为敏感 .对不同能带补偿 (bandgapoffset)的情况所进行的模拟分析表明 ,随着ΔEc 的增大 ,由于界面态所带来的开路电压和填充因子的减小逐渐被消除 ,当ΔEc达到 0 5eV左右时界面态的影响几乎完全被掩盖 .界面层的其他能带结构特征对器件性能的影响还有待进一步研究 .最后计算得到了这种电池理想情况下 (无界面态、有背面场、正背面反射率分别为 0和 1)的理论极限效率 ηmax=31 17% (AM1 5 ,10 0mW cm2 ,0 4 0— 1 10 μm波段 ) .