文 献 综 述

1.1 纳米材料简介

所谓的纳米材料，从其尺寸上来说是指三维空间内至少有一维是在纳米范围内，或者是以此材料为基本单元，按照一定的顺序构成其他一维、两维或是三维的体系材料。自从上世纪80年代末纳米材料发展至今，已经研制成功了多种纳米结构基本物质单元，其中最常见的包括纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米孔和纳米球壳等等不同形状的纳米单元。 不久又成功地以不同的基本纳米物质单元为基础，组装出具有不同形状的一维、两维和三维空间尺寸纳米结构体系材料，同时还能展现出新颖的性能。这种具有自组装结构的材料又被称为””准晶#8217;#8217;，以色列科学家因为此发现而获得2012年的诺贝尔化学奖。纳米材料的出现使得半导体材料的发展又开拓出了一个新的领域。至此之前，人们只是局限于对宏观体材料的合成和性能研究，但是纳米结构体系材料出现后，人们有能力探测到单个纳米结构单元的各种性能，例如，单个纳米线、纳米管和纳米棒等。半导体纳米材料相比体材料，由于尺寸的影响，呈现出了许多体材料所不具备的新颖的物理和化学特性。

1.2 纳米材料的基本特性

由于纳米体系材料在维度上的限制，当尺寸与电子自由程相当时，载流子的输运过程、电子态和元激发等均呈现出显著的量子化效应，并且在纳米结构单元组合后又会引起一系列的新效应，因此纳米体系的半导体材料就具备了异于体材料的多种特殊性能。

(1)表面效应

表面效应是指由于纳米材料尺寸非常小，这使得大多数原子处于材料的表面，因而导致材料的比表面积急剧增大。位于表面的原子由于没有配对电子，以致形成了很多的不饱和键或悬空键。这些不饱和键或悬空键的产生会形成大量不同类型的缺陷能级，因而很大程度地提高了纳米材料的不稳定性和表面活性。为了达到稳定化，表面的原子极易与其它原子结合(最常见的如发生氧化现象等)。

(2)量子尺寸效应

当半导体材料的尺寸减小到100nm以下时，原本连续的能级变为具有分子特性的分立结构能级，因此最高被电子占据的轨道与最低未被电子占据的轨道能级间距变宽，从而使禁带宽度增大，引起吸收带边和荧光峰发生蓝移。受量子尺寸效应的影响，通过改变材料的尺寸，可以调节带隙的宽度，获得不同频率的光发射。

(3)量子隧道效应