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电催化金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线/多孔硅复合结构

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无机材料学报 2021年第6期36卷 608-614页

作者：陈力驰王耀功王文江麻晓琴杨静远张小宁西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室西安710049 西安交通大学电子科学与工程学院西安710049 生态环境部核与辐射安全中心北京100082

量子限制效应使硅纳米线具有良好的场致发射特性,结合多孔硅的准弹道电子漂移模型可提高场发射器件的性能。传统的金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线的效率较低,本研究在传统方法的基础上引入恒流源,提出电催化金属辅助化学刻蚀法,高效制... 详细信息

量子限制效应使硅纳米线具有良好的场致发射特性,结合多孔硅的准弹道电子漂移模型可提高场发射器件的性能。传统的金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线的效率较低,本研究在传统方法的基础上引入恒流源,提出电催化金属辅助化学刻蚀法,高效制备了硅纳米线/多孔硅复合结构。在外加30 mA恒定电流的条件下,硅纳米线的平均制备速率可达308 nm/min,较传统方法提升了173%。研究了AgNO_(3)浓度、刻蚀时间和刻蚀电流对复合结构形貌的影响规律;测试了采用电催化金属辅助化学刻蚀法制备样品的场发射特性。结果显示样品的阈值场强为10.83 V/μm,当场强为14.16 V/μm时,电流密度为64μA/cm^(2)。

关键词：电化学金属辅助化学刻蚀法硅纳米线多孔硅场发射

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硅纳米线的电学特性

电子器件 2005年第4期28卷 949-953页

作者：裴立宅唐元洪张勇郭池陈扬文湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

总结了硅纳米线在电学特性方面的研究进展,重点分析了本征及掺杂硅纳米线的载流子浓度与迁移率、场发射及电子输运特性。研究表明通过对硅纳米线进行掺杂可提高载流子浓度及迁移率、场发射和电子输运性能,随硅纳米线直径的减小其电学性... 详细信息

总结了硅纳米线在电学特性方面的研究进展,重点分析了本征及掺杂硅纳米线的载流子浓度与迁移率、场发射及电子输运特性。研究表明通过对硅纳米线进行掺杂可提高载流子浓度及迁移率、场发射和电子输运性能,随硅纳米线直径的减小其电学性能增强。因此,硅纳米线在场效应晶体管及存储元件等纳米器件方面具有极大的应用前景。

关键词：硅纳米线电学特性场发射电子输运

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硅纳米线纳米器件的研究进展

半导体光电 2007年第2期28卷 156-160页

作者：裴立宅安徽工业大学材料科学与工程学院安徽省金属材料与加工重点实验室安徽马鞍山243002

硅纳米线作为一类重要的一维半导体纳米材料,在纳米器件方面具有很好的应用前景,可以用于高性能场效应晶体管、单电子探测器和场发射显示器件等纳米器件的制备。介绍了近两年来硅纳米线作为检测细胞、葡萄糖、过氧化氢、牛类血清蛋白和... 详细信息

硅纳米线作为一类重要的一维半导体纳米材料,在纳米器件方面具有很好的应用前景,可以用于高性能场效应晶体管、单电子探测器和场发射显示器件等纳米器件的制备。介绍了近两年来硅纳米线作为检测细胞、葡萄糖、过氧化氢、牛类血清蛋白和DNA杂交方面的纳米传感器、纳米晶体管、光电探测器等纳米器件的最新进展,并对其研究前景做了展望。

关键词：硅纳米线纳米器件传感器晶体管

应用于SERS的针尖状硅纳米线的生长与形貌调制（英文）

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稀有金属材料与工程 2015年第11期44卷 2692-2697页

作者：黄剑马大衍徐可为西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 西安文理学院陕西西安710065

半导体纳米线作为一种潜在的表面增强拉曼光谱(SERS)基底材料正受到广泛的关注。本文采用金作为催化剂,通过等离子体增强化学气相沉积系统,以气-液-固生长机制制备一种直径可控的针尖状硅纳米线。基于合金液滴控制硅纳米线形貌的事实,... 详细信息

半导体纳米线作为一种潜在的表面增强拉曼光谱(SERS)基底材料正受到广泛的关注。本文采用金作为催化剂,通过等离子体增强化学气相沉积系统,以气-液-固生长机制制备一种直径可控的针尖状硅纳米线。基于合金液滴控制硅纳米线形貌的事实,通过设计调节合金催化剂的尺寸,制备了针尖状硅纳米线。所制备硅纳米线形貌通过SEM清晰可见,为针尖状。TEM和XRD分析表明,硅纳米线为同轴结构,单晶硅核包覆非晶SiO_2壳层。作为SERS活性基底,通过伽伐尼置换在纳米线表面沉积活性Ag颗粒,同等条件下对R6G的检测显示,针尖状硅纳米线基底其增强因子是柱状硅纳米线的十多倍。由此预测,这种针尖状的硅纳米线可应用于新型传感器、环境监测、生物医疗诊断等领域。此外,这种针尖硅纳米线的制备方法也可以用作制备其他的针尖状纳米线,例如同族的锗针尖纳米线等等。

关键词：硅纳米线针尖状 SERS VLS机理

3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究

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物理学报 2014年第16期63卷 126-134页

作者：廖建谢召起袁健美黄艳平毛宇亮湘潭大学材料与光电物理学院微纳能源材料与器件湖南省重点实验室湘潭411105 湘潭大学数学与计算科学学院科学工程计算与数值仿真湖南省重点实验室湘潭411105

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了横截面为五边形和六边形的核壳结构硅纳米线的过渡金属Co原子替代掺杂.通过比较形成能发现,核心位置掺杂、壳层单链掺杂以及外壳层全替代掺杂的硅纳米线都具有稳定性,其中核心位置掺杂结构的稳... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了横截面为五边形和六边形的核壳结构硅纳米线的过渡金属Co原子替代掺杂.通过比较形成能发现,核心位置掺杂、壳层单链掺杂以及外壳层全替代掺杂的硅纳米线都具有稳定性,其中核心位置掺杂结构的稳定性最高.掺杂体系均呈现金属性,随着掺杂浓度的增加,电导通道数增加.Co原子掺杂的硅纳米线呈现铁磁性,具有磁矩.Bader电荷分析表明,电荷从Si原子转移至过渡金属Co原子.与自由态时过渡金属Co原子的磁矩相比,体系中Co原子的磁矩有所降低,这主要是由Co原子4s轨道向3d/4p轨道的电荷转移以及4s,3d,4p的上自旋电子转移至下自旋导致的.

关键词：硅纳米线过渡金属第一性原理掺杂

碳纳米管包裹的硅纳米线复合结构的热稳定性研究

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物理学报 2016年第11期65卷 182-188页

作者：卢顺顺张晋敏郭笑天高廷红田泽安何帆贺晓金吴宏仙谢泉贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所贵阳550025

采用经典分子动力学方法模拟一定直径[111]晶向的硅纳米线填充不同扶手椅型单壁碳纳米管复合结构的加热过程,通过可视化和能量分析的方法判断复合结构中硅纳米线和碳纳米管的热稳定性.通过讨论碳纳米管的空间限制作用和分子间相互作用... 详细信息

采用经典分子动力学方法模拟一定直径[111]晶向的硅纳米线填充不同扶手椅型单壁碳纳米管复合结构的加热过程,通过可视化和能量分析的方法判断复合结构中硅纳米线和碳纳米管的热稳定性.通过讨论碳纳米管的空间限制作用和分子间相互作用力的关系,对碳纳米管和硅纳米线的热稳定性变化进行初步解释.研究发现碳纳米管中硅纳米线的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切:当管径较小时,硅纳米线的热稳定性有所提高,当管径增大到一定大小时,硅纳米线的热稳定性会突然显著地下降,直到硅纳米线与管壁不存在分子间相互作用力,硅纳米线的热稳定性才会恢复.而硅纳米线填充到碳纳米管中对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用.

关键词：分子动力学模拟单壁碳纳米管硅纳米线热稳定性

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硅纳米线场效应管生物传感器的医学应用

生物医学工程学杂志 2017年第5期34卷 807-811页

作者：包增涛王彤南京医科大学附属连云港市第一人民医院胃肠外科江苏连云港222002 南京医科大学附属无锡临床医学院腔镜外科江苏无锡214023

蛋白质、核酸、病毒等物质的高灵敏度定量检测在疾病诊断、医学研究中起到重要作用。硅纳米线场效应管(SiNWs-FET)生物传感器有望在蛋白质和其它分子的非标记、快速实时响应、超高灵敏检测中成为极有价值的方法之一。本文介绍了硅纳米... 详细信息

蛋白质、核酸、病毒等物质的高灵敏度定量检测在疾病诊断、医学研究中起到重要作用。硅纳米线场效应管(SiNWs-FET)生物传感器有望在蛋白质和其它分子的非标记、快速实时响应、超高灵敏检测中成为极有价值的方法之一。本文介绍了硅纳米线场效应管生物传感器的工作原理并总结其在医学中的应用进展,讨论了提高硅纳米线生物传感器灵敏度的方法及目前所面临的挑战,并展望了硅纳米线场效应管生物传感器的发展前景。

关键词：硅纳米线纳米生物传感器场效应晶体管肿瘤标记物分子诊断

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水热法制备硅纳米线及其物理性能研究

稀有金属 2013年第4期37卷 564-570页

作者：杨丽娇王金良杨成涛梅丽润北京航空航天大学物理学院北京100191

采用水热法在高压反应釜内的高温、高压超临界水热环境下,以去离子水为反应介质,使活性高且难溶于水的一氧化硅粉末(SiO)通过硅原子的重结晶成核生长出本征硅纳米线。通过温度控制仪控制高压反应釜内温度和压力的变化,探索制备硅纳米线... 详细信息

采用水热法在高压反应釜内的高温、高压超临界水热环境下,以去离子水为反应介质,使活性高且难溶于水的一氧化硅粉末(SiO)通过硅原子的重结晶成核生长出本征硅纳米线。通过温度控制仪控制高压反应釜内温度和压力的变化,探索制备硅纳米线的最佳水热条件。通过多次实验探索,得知水热法制备硅纳米线的最佳条件是温度大于等于450℃、压力在9～10 MPa。然后通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、高分辨透射电镜(HRTEM)观察SiNWs的形貌和结构,分析其组成成分。通过SEM可观察到硅纳米线表面光滑、最小直径达50 nm及长度为3～5μm,由EDX图像可知SiNWs中只有硅和氧两种元素,而且Si∶O原子数比为3.5∶1.0。在HRTEM下可知硅纳米线是由芯部的晶体硅结构和外部无定形的二氧化硅包覆层组成,且包覆层小于5 nm。研究了本征SiNWs的拉曼光谱,发现拉曼主峰蓝移且在低频发生不对称宽化,分析认为是硅纳米线中存在的压应力和缺陷导致的。同时,在实验的基础上解释水热法制备SiNWs的机制,SiO在水热环境下歧化反应生成硅和二氧化硅,然后Si和SiO2开始堆叠生成SixO,即大量的纳米团簇,在一定温度下硅原子重结晶,同时在SixO的引导下沿一维方向生长。

关键词：硅纳米线水热法拉曼光谱

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基于金属催化化学腐蚀的硅纳米线可控制备

功能材料 2014年第12期45卷 12122-12127页

作者：陈梓铭王志恒陈颖聪陈津桥肖经洋姚日晖华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 发光材料与器件国家重点实验室广州510640

硅纳米线由于其独特的光电特性,被认为是最具前景的光电材料之一。本文关注于使用金属催化化学腐蚀法制备硅纳米线当中各种可控参数的影响,成功地完成了硅纳米线制备。研究发现,高电镀液浓度与长电镀时间都会形成小密度的硅纳米线阵列;... 详细信息

硅纳米线由于其独特的光电特性,被认为是最具前景的光电材料之一。本文关注于使用金属催化化学腐蚀法制备硅纳米线当中各种可控参数的影响,成功地完成了硅纳米线制备。研究发现,高电镀液浓度与长电镀时间都会形成小密度的硅纳米线阵列;而腐蚀液浓度控制着腐蚀速率与硅纳米线的形貌。腐蚀时间对硅纳米线长度和密度都具有一定的影响;而使用氮气干燥能够改善硅纳米线的聚集情况。

关键词：金属催化化学腐蚀硅纳米线制备可控参数