氧化物纳米线肖特基势垒的输运特性及光电器件研究

基于一维半导体纳米材料发展新型纳米光电器件是纳米科技研究中的重要领域.近年来纳米线肖特基势垒的输运特性及其在光电器件方面的应用受到研究人员的广泛关注.本文中,对氧化物纳米线肖特基势垒的研究背景以及我们近年的研究进展进行评述,主要包括以下三个方面:(1)氧化物纳米线肖特基势垒的输运特性研究;(2)氧化物纳米线肖特基势垒输运特性的调控方法探索;(3)基于氧化物纳米线肖特基势垒的光电器件研究.     

利用STM测量银纳米线的电输运性能

随着微电子器件的小型化,金属纳米线的电输运性能成为大家研究的目标,而如何获得一种简单快捷的测量方式又一直是研究人员关注的焦点问题.本文尝试通过利用扫描隧道显微镜(STM)的工作原理和结构特点,研究沉积在多孔氧化铝模板孔洞里银纳米线的电输运行为,获得几根银纳米线电压与电流(I-V)之间的变化曲线,并根据银纳米线形貌和结构的表征结果分析电子传输的机理.     

拓扑绝缘体与低维超导体的电输运特性

拓扑绝缘体这种具有新奇量子特性的物质和具有百余年研究历史的超导体都是当前凝聚态物理学领域的研究热点．本文简要介绍了拓扑绝缘体、超导体的研究背景和基本特性,重点回顾了拓扑绝缘体、超导薄膜及纳米桥、超导纳米线以及纳米尺度下拓扑绝缘体．超导异质结构的电输运特性．并对该领域的进一步发展做出了展望．     

碳纳米管交流输运特性研究

提出了一种新型的研究半导体低维系统的含时输运特性的数值模拟方法.基于紧束缚模型,直接在时域采用迭代法计算含时的非平衡格林函数(NEGF),求解出交流信号作用下的响应电流.将该方法应用于低维碳纳米管系统的交流输运性质的研究,并对载流子含时输运的物理机制进行了阐述.结果表明:在外加电压作用的瞬间,电流值突然变得很大,类似于传统CMOS器件的过冲效应.当输入电压为单个方波,随着时间的推移,电流呈现出平滑的逐步振荡衰减,最终趋于稳态.当输入电压为连续方波,响应电流的振荡幅度和频率随电压幅度的增加而增加.仿真结果有助于对低维材料电学特性的评估,并且为将来工作在交流信号下的低维纳米电子器件的设计和制作提供初步的理论依据.     

Si纳米线器件及其研究进展

Si纳米线是一种新型的准一维纳米半导体材料,具有独特的电子输运特性、场发射特性和光学特性等.本文对利用Si纳米线制备的各类电子器件,例如存储器、场效应晶体管、化学传感器和太阳能电池的研究进展做了简要评述.最后,对Si纳米线的应用前景进行了初步展望.     

一维周期调制磁场中二维电子气的热学输运特性

在线性响应理论的框架内讨论了一维调制磁场中二维电子气的热电系数Ｓμｖ，热传导系数ｋμｖ及热阻系数（ｋ＾－１）μｖ等热力学输运特性。结果表明，由于磁场调制部分的存在，使二维电子气的热力学输运系数中除了通常ＳｄＨ振荡特性外，还表现出与磁场调制周期相关的新的振荡特性，即Ｗｅｉｓｓ振荡。     

一维纳米结构太阳电池及其研究进展

一维纳米材料是一种新型的光伏材料,具有显著的二维量子限制效应、良好的光吸收特性和光学减反射特性,在改善太阳电池的光伏性能方面具有潜在应用.介绍了纳米线和纳米管等一维纳米结构的光吸收特性,重点评述了Si纳米线、GaAs纳米线和碳纳米管等一维纳米材料在太阳电池应用上的研究进展,同时指出了一维纳米结构太阳电池研究中存在的一些问题,并提出了其今后的发展方向,如优化工艺和电池组态形式、改善界面特性以及深入揭示一维纳米结构太阳电池的载流子输运机制等.     

金属量子结构中的半导体输运性质及其调控

随着后摩尔时代的推进,以硅为基础的半导体器件正接近其性能极限.除了不断引入新的器件结构外,设计具有半导体特性的金属量子结构为微电子器件的性能提升提供了全新的解决方案;而打开金属带隙,使其具有栅极可调半导体输运,是实现其应用的关键.以此为目的,自20世纪末以来,多种金属量子结构便逐步被设计与开发,其输运特性的有效调控也被学术界广泛研究.本文回顾了零维量子点、一维纳米线/纳米管、二维材料/人工二维晶格/超导薄膜等不同维度金属量子结构的研究进展;针对这些结构体系,介绍了其各自的能隙调控思想,总结分析了可控输运特性的实现方法与内在机制,对比展示了材料结构的电学性能及应用前景.基于目前报道的研究结果,提出了未来预期的研究方向:开发金属量子结构中输运与自旋关联特性,设计同时传输电荷与自旋信息,且具有栅极可调输运带隙的全金属沟道材料、结构与器件.     

Pd纳米粒子点阵的电子输运特征及其与纳米粒子覆盖率的关系

研究了Pd纳米粒子点阵在不同温度下的电子输运特性.对于覆盖率达到渗流阈值附近的纳米粒子薄膜,其电导具有显著的量子输运的特征.随着温度的降低,I-V特征曲线表现出越来越明显的非线性,满足Middleton-Wingreen(MW)模型所描述的标度律.处于量子传导态的Pd纳米粒子阵列在低温下以变程跳跃(VRH)为主要输运方式,而在高温下则是以热激活隧穿为主要输运形式.     

各向异性二维材料的热输运及热辐射调控研究进展

二维材料体系中能量输运与宏观体材料存在显著差异.因此，二维材料的热输运和热辐射的研究对微纳器件热管理、辐射制冷等具有重要意义.本文首先总结了典型各向异性二维材料(如WTe₂、CrOCl、Ta₂NiS₅)的热学特性，分析了材料结构对热输运的影响，展示了在二维材料中调控热流的新机制；其次，针对高功率密度器件散热需求，总结了影响热界面材料性能的关键因素，回顾了利用二维材料各向异性的热输运特性提高聚合物复合材料热导率的新方法，包含空间取向调控、导热网络构建等；最后，围绕辐射制冷、红外伪装等领域应用需求，基于二维材料的独特晶体结构和电子结构，总结了通过离子插层方式调控发射率的新途径，全面分析了主客体结构、外加电场等对红外发射率的影响，展示了优化发射率调控能力的新途径.本文通过梳理相关研究进展，加深了对二维材料热输运和热辐射调控机制的理解，分析了材料制备、物性表征、机制探究中面临的挑战，展望了相关研究的发展方向.     

纳米晶格中载子的输运

以二维方形紧约束格子为模型，研究载子在纳米晶格中的输运动力学揭示了纳米颗粒的表面原子形貌对载子在颗粒中的局域与扩展有重要的影响．     

弯曲纳米棒中的电子输运

研究了弯曲纳米棒中的电子输运行为.应用Serret-Frenet移动坐标系,借助微分几何运算,将问题转化为线性纳米棒中电子在有效势中的散射.在小曲率情况下,采用一级波恩近似,得到了散射矩阵和总透射系数的解析表达式.结果表明,透射系数随入射电子能量呈现振荡行为.透射系数与曲率的4次幂成正比,表明曲率显著影响电子输运性质.这对纳米力学和纳米电子器件研究有潜在的应用价值.     

平面性和长度对苯胺分子电输运性质的影响

以第一性原理为基础,利用弹性散射格林函数理论研究了分子平面性对苯胺类分子电输运特性的影响。计算结果表明苯胺类分子中苯环之间的扭转角度的出现阻碍了电子的输运,分子结的电流值随分子长度的增加而减少。通过进一步分析电子输运谱图和分子轨道得知,该类分子的LUMO+2轨道具有较好的扩展性,为电子输运提供了良好的输运通道。     

纳米分子器件电子输运性质的理论研究

随着分子器件的测量和制备技术不断突破,揭示电子输运机制的理论也得到了很大的发展。本文将纳米分子器件的电极和分子本体作为一个系统,考虑入射电子在原子电极和分子本体中的传导,根据量子理论,得出了系统的电流密度函数模型。这一理论模型把3个区域上的不同量子态完整地表达在一个方程里,符合物理学基本原理,可以系统地用来研究纳米分子器件的电子输运特性。     

二硫化钼的电子输运与器件

二硫化钼具有与石墨烯类似的二维层状结构,因其宽禁带、无悬挂键等特性,在以晶体管为代表的逻辑器件领域有广泛的应用;另外,单层二硫化钼为直接带隙半导体,在光电器件中应用也逐渐引起研究人员的关注.本文综述了近期基于二硫化钼晶体管器件电子输运研究、及其在电子、光电器件领域研究进展;除此,对于二维过渡金属二硫属化物中诸如二硫化钨、二硒化钨在器件方面应用也进行了简单的讨论.     

湖北民族学院国家自然科学基金在研项目

项目：高灵敏超细氧化钨纳米线传感器的制备研究 编号：20871044 主持人：胡卫兵 本项目主要研究用溶剂热法、气固相技术制备超细、高长径比氧化钨纳米线和氧化钨纳米网；探索具有可变高长径比的超细氧化钨纳米线、二维超细氧化钨纳米网和物理、化学改性后的氧化钨纳米线在传感器上的应用；     

广义输运方程（续）

本文是作者“广义输运方程”一文的续篇，主要讨论如何选择中肯密度算符和所得输运方程的物理意义。     

梯子形石墨烯纳米条带输运性质的研究

在紧束缚近似下,采用Green函数和Landauer-Büttiker公式计算了梯子型石墨烯纳米条带的电子输运性质。结果表明,随着阶梯数的增加,梯子型石墨烯纳米条带电导峰以0.0 eV为中心发生对称分裂,中心电导峰减小直至消失;随着阶梯间间隔变大,电导峰减小。通过数值计算,揭示了该新型石墨烯结构电子输运的物理机制,为基于石墨烯的新器件的设计和优化提供理论指导。     

周期磁场对二维电子气热学输运特性的影响

本文详细讨论了一维调制磁场中二维电子气的热传导系数及热电系数等热力学输运特性．磁场调制部分的存在使二维电子气的热力学输运系数中除了通常的ＳｄＨ振荡特性外还表现出与磁场调制周期相关的新的振荡特性．在低温条件下（Ｔ＝１，２Ｋ），各量均表现出Ｗｅｉｓｓ振荡和通常的ＳｄＨ振荡两种振荡特性．弱磁场（Ｂ０＜０．２Ｔ）时，ＳｄＨ振荡分辨不出来，只有Ｗｅｉｓｓ振荡；稍强磁场（Ｂ０＞０．２Ｔ）时，ＳｄＨ振荡开始出现．在稍高温度（Ｔ＝４，１０Ｋ）条件下，各物理量的ＳｄＨ振荡成份几乎完全消失，只剩下Ｗｅｉｓｓ振荡．     

金属电极-原子线-金属电极系统的第一性原理研究

桥接到金属电极上的原子线，在纳米电子学中被视作一种分子联结，是当前低维系统电子输运研究中的热点．本文对金属电极-原子线-金属电极系统进行了简化，合理地构造出简单的类似分子的模型，利用传统的量子化学从头计算方法，计算了金属电极-原子线-金属电极的能级结构、电极与原子线间的轨道能量、电行转移以及布居分析．计算结果表明：原子线在连接不同结构类型的电极后电荷转移明显不同，体现了不同电极与原子线的相互作用，这些不同于以前的理论结果．