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目录 1

第1章　纳米技术概论 1

1.1　引言 1

1.2　基本概念和内涵 2

1.3　纳米技术发展简史 2

1.4　纳米技术的应用 6

1.5　纳米技术发展的主要难点 13

主要参考文献 14

第2章　纳米电子技术基础 15

2.1　纳米效应 15

2.2　纳米薄膜技术 22

2.2.1　基片的选择 23

2.2.2　制膜方法 24

2.2.3　成膜方法比较 32

2.3　超晶格与低维材料 33

2.3.1　超晶格材料及其电子状态 33

2.3.2　低维材料 42

2.3.3　多孔硅 44

2.3.4　纳米微晶硅薄膜 45

2.4　纳米器件工艺概论 46

主要参考文献 51

3.1　纳米金属的性质与制备 52

3.1.1　纳米金属材料的主要物理性质 52

第3章　纳米导电材料 52

3.1.2　纳米金属固体的制备方法 53

3.1.3　纳米金属膜的制备方法 54

3.1.4　纳米金属的结构与形态 54

3.1.5　纳米金属中的晶界和非平衡结构合金 55

3.2　纳米金属在电子工业中的应用 56

3.2.1　纳米铜 57

3.2.2　纳米导电浆料 58

3.2.3　低温焊料 60

3.2.4　用于传感器的纳米金属颗粒 60

3.3　纳米电磁屏蔽与吸波材料 61

3.3.1 电磁屏蔽在信息社会中的重要性 61

3.2.5 纳米金属——介孔异质复合体 61

3.3.2　电磁屏蔽与吸波材料的工作机理 62

3.3.3　纳米材料的吸波主要机制 63

3.3.4　纳米屏蔽与吸波材料动态 64

3.4　纳米电极材料 65

3.4.1　纳米镍电极 66

3.4.2　纳米超级电容器电极 66

3.4.3　纳米锂离子蓄电池电极 68

3.4.4　纳米电极材料开发中需解决的问题 69

3.5　纳米金属线与纳米同轴电缆 70

3.5.1　纳米金属线及其合成方法 70

3.5.2　纳米金属线的应用 72

3.5.3　同轴纳米电缆 72

主要参考文献 73

第4章　纳米电子陶瓷 75

4.1 电子陶瓷与纳米电子陶瓷 75

4.1.1　电子陶瓷的发展 75

4.1.2　纳米电子陶瓷的内涵及其分类 76

4.1.3　纳米电子陶瓷的性能 76

4.1.4　纳米电子陶瓷的发展 79

4.2　纳米电子陶瓷的制备技术 79

4.2.1　纳米电子陶瓷粉体制备技术 79

4.2.2　纳米陶瓷粉体的团聚 84

4.2.3　纳米电子陶瓷的成型技术 86

4.2.4　纳米电子陶瓷的烧结技术 88

4.3　纳米介电陶瓷 90

4.3.1　纳米绝缘电子陶瓷 91

4.3.2　纳米压电与铁电陶瓷 98

4.3.3　纳米敏感陶瓷 103

4.4　纳米电子陶瓷薄膜 108

4.4.1　纳米电子陶瓷薄膜概述 108

4.4.2　纳米压电铁电薄膜 110

4.4.3　用于VLSI低介电常数材料纳米多孔二氧化硅 114

4.4.4　纳米金刚石膜 116

4.4.5　纳米气敏陶瓷薄膜 118

主要参考文献 119

5.1 纳米磁性材料的介观磁性与分类 120

5.1.1　纳米磁性材料的介观磁性 120

第5章　纳米磁性材料 120

5.1.2　纳米磁性材料的分类 121

5.2　巨磁电阻效应及材料 122

5.2.1　基本概念 122

5.2.2　巨磁电阻材料 125

5.2.3　隧道磁电阻材料 130

5.2.4　庞磁电阻材料 133

5.2.5　三类磁电阻材料的比较 134

5.3　GMR磁电子器件 135

5.3.1　硬盘读出磁头 135

5.3.2　磁性随机存储器 139

5.3.3　GMR传感器 144

5.3.4　磁电子器件的新发展 146

5.4　纳米晶软磁材料 150

5.4.1　纳米晶软磁材料的特性 150

5.4.2　主要的纳米晶软磁材料 151

5.4.3　纳米晶软磁材料的制备及应用 153

5.5　纳米晶复合永磁材料 154

5.5.1 纳米晶复合永磁材料的特征 154

5.5.2　常见的纳米晶复合永磁材料 155

5.5.3　纳米晶复合永磁材料制备与应用领域 158

5.5.4　研究热点 158

5.6　磁致冷工质 159

5.6.1　磁致冷的基本原理 159

5.6.2　磁致冷工质 160

5.7.1　磁性液体 162

5.7　磁性液体和纳米磁记录介质材料 162

5.7.2　磁性液体的应用 165

5.7.3　纳米磁记录材料 166

主要参考文献 169

第6章　低维半导体材料 171

6.1　低维半导体材料概述 171

6.1.1　低维半导体材料 171

6.1.2　纳米半导体中能谱与量子效应 172

6.2　纳米半导体材料的制备与评价 174

6.2.1 半导体微结构材料生长和精细加工相结合的制备技术 174

6.2.2　应变自组装纳米量子点（线）结构生长技术 175

6.2.4　纳米半导体的评价技术 176

6.2.3 半导体纳米结构材料的其他制备技术 176

6.3　超晶格与量子阱材料 178

6.3.1 超晶格与量子阱的特性 179

6.3.2 Ⅲ-Ⅴ族超晶格、量子阱材料 180

6.3.3　硅基应变异质结构超晶格与量子阱材料 180

6.3.4 Ⅱ-Ⅵ族超晶格、量子阱材料 181

6.3.5　超晶格与量子阱的主要应用 181

6.4　半导体量子线 182

6.4.1　半导体量子线的制备 183

6.4.2　纳米线的主要性能 185

6.4.3　半导体量子线材料与应用 186

6.5.1　量子点的制备 189

6.5　量子点 189

6.5.2　量子点的主要性质 193

6.5.3　半导体量子点的主要应用 194

6.6　准一维纳米材料 197

6.6.1　碳纳米管 197

6.6.2　碳纳米管的性能 199

6.6.3　碳纳米管的应用 200

6.6.4　非碳纳米管准一维材料 203

6.6.5　准一维纳米氧化锌 204

主要参考文献 206

7.1　纳米发光材料 208

7.1.1　纳米发光材料的光学性质 208

第7章　纳米光电材料 208

7.1.2　纳米半导体发光材料 211

7.1.3　纳米复合发光材料 213

7.1.4　纳米稀土发光材料 214

7.2　纳米透明导电氧化物薄膜材料 216

7.2.1 透明导电氧化物（TCO）薄膜 216

7.2.2 氧化铟锡透明导电薄膜 217

7.2.3　SnO2透明导电薄膜 217

7.2.4　掺铝氧化锌透明导电薄膜 218

7.2.5　纳米透明导电薄膜的进展 219

7.3　纳米光—电转换材料 221

7.3.1 太阳能电池 221

7.3.2　薄膜太阳能电池 222

7.3.3　纳米结构电化学太阳能光电池 223

7.3.4　纳米太阳能电池的进展 225

7.4　纳米非线性光学材料 227

7.4.1 非线性光学材料概述 227

7.4.2　纳米半导体材料的三阶光学非线性成因 229

7.4.3　一些纳米颗粒的非线性光学性质 229

7.4.4 半导体／介质纳米镶嵌材料的非线性光学性质 231

7.4.5　纳米二阶非线性光学材料 232

主要参考文献 232

第8章 纳米体系中的电子波和电子波器件 234

8.1 电子波和介观体系 234

8.1.1 电子波和电子波函数的相位相关性 234

8.1.2　介观体系的特殊性质 237

8.1.3　二维电子气的量子Hall效应简介 239

8.1.4　介观体系的电导涨落效应、非局域性效应和持续电流效应 241

8.1.5　弹道区的量子化电导效应 244

8.2　量子干涉 248

8.2.1 电子波干涉程度的表示 248

8.2.2　实现量子干涉的条件 249

8.2.3　相位破损的机理 251

8.2.4　能否满足量子干涉条件 252

8.3　电子波器件 253

8.3.1 电子波干涉计型器件 253

8.3.2　电子波导型器件 254

8.3.3　电子波衍射器件 256

8.3.4　谐振隧穿（RT）器件 257

8.3.5 量子线沟道FET 261

8.3.6　速度调制晶体管（VMT） 262

8.3.7 平面超晶格FET 263

主要参考文献 264

第9章 单电子学和单电子器件 266

9.1　Coulomb阻塞效应 266

9.1.1 电导振荡——Coulomb振荡现象 266

9.1.2　Coulomb阻塞效应 267

9.1.3 电流偏置下单个隧道结的I-V特性 270

9.1.4　超导态的Coulomb阻塞效应 272

9.2　单电子器件 276

9.2.1　单电子静电计 276

9.2.2　半导体量子点旋转门 276

9.2.3　单电子晶体管（SET） 278

9.2.4　单电子类CMOS倒相器 286

9.2.5　单电子晶体管存储器 287

9.2.6　单电子晶体管逻辑电路举例 289

9.2.7 量子网络自适应器件（QCA） 289

主要参考文献 290

第10章　纳米集成电路概论 292

10.1 传统CMOS结构的纳米器件 292

10.2　纳米量子电子器件 294

10.3　纳米集成电路中的连接线 294

10.4　纳米集成电路设计中的问题 296

10.5　纳米集成电路的设计方法学——持续收敛方法学 297

主要参考文献 300