第1章 导论 1
1.1 纳米学的基本概念和内涵 1
1.1.1 纳米学的基本概念 1
1.1.2 纳米材料研究范围和内容 2
1.1.3 纳米材料的电子结构 3
1.1.4 纳米材料研究中的物理问题 4
1.1.5 纳米材料的化学性能 7
1.2 纳米微粒 10
1.3 纳米薄膜 11
1.4 纳米材料和技术发展现状 18
1.4.1 纳米材料和技术发展简史 18
1.4.2 纳米技术在飞速发展 19
1.5 纳米薄膜材料和器件在高科技中的地位 24
1.5.1 纳电子器件基本概念 24
1.5.2 纳电子器件特性 26
参考文献 27
第2章 纳米薄膜材料的制备方法和性能 29
2.1 纳米薄膜的制备方法 30
2.1.1 蒸发冷凝法 30
2.1.2 溅射法 32
2.1.3 微波法 36
2.1.4 分子束外延 37
2.1.5 金属有机化学气相沉积 40
2.1.6 溶胶-凝胶法 43
2.1.7 化学气相沉积法 46
2.1.8 电化学法(电沉积) 49
2.1.9 分子自组装技术 51
2.1.10 模板合成法 54
2.2 纳米薄膜的性能 55
2.2.1 力学性能 55
2.2.2 光学性能 58
2.2.3 电磁学特性 59
2.2.4 气敏特性 60
2.3 性能检测 61
参考文献 62
3.1 半导体量子点的研究概况 63
第3章 半导体纳米量子点 63
3.2 CdS胶体量子点的制备和量子尺寸效应 67
3.2.1 CdS量子点的制备和结构 67
3.2.2 量子尺寸效应 69
3.2.3 CdS量子点的光致发光特性 71
3.3 CdS/CuS/CdS量子点及量子阱 73
3.3.1 CdS/CuS/CdS量子点量子阱结构的制备 74
3.3.2 CdS/CuS/CdS三层结构的验证 75
3.3.3 CdS/CuS/CdS体系的光学特性 78
3.4 InAs/GaAs和InGaAs/GaAs量子点制备、特性和应用 79
3.4.1 InAs/GaAs量子点 79
3.4.2 InGaAs/GaAs量子点 83
3.5.1 ZnSe基激光器存在的问题 88
3.5 ZnO量子点——半导体激光器新材料 88
3.5.2 ZnO材料的基本特性 89
3.5.3 ZnO的外延生长 90
3.5.4 ZnO量子点的光学特性 91
3.6 电沉积量子点［CdSe/Au，Cd(Se，Te)/Au，Cd，Zn)Se/Au］ 93
3.6.1 CdSe/Au系统 94
3.6.2 Cd(Se，Te)/Au系统 95
3.6.3 (Cd，Zn)Se/Au系统 95
参考文献 97
第4章 Si基纳米薄膜材料与器件 98
4.1.1 Si和Ge是间接型能带结构 100
4.1 Si发光面临的问题 100
4.1.2 Si纳米晶激光器初现端倪 101
4.1.3 纳米Si薄膜的制备方法 103
4.2 Ge纳米晶发光膜(Ge/SiO2) 106
4.2.1 Ge纳米发光膜的制备 106
4.2.2 Ge纳米晶的发光特性 107
4.2.3 Ge纳米晶发光机理 110
4.3 纳米SiC发光薄膜 111
4.3.1 HF-CVD法制备纳米SiC薄膜 112
4.3.2 MW-ECR法制备纳米SiC薄膜 113
4.4 纳米多孔Si膜发光 117
4.4.1 多孔Si的结构 118
4.4.2 多孔Si的光学性质 120
4.4.3 多孔Si的形成 122
4.4.4 多孔Si的制作及其钝化 123
4.5 纳米Si薄膜器件 125
4.5.1 纳米Si薄膜掺杂的可控性 125
4.5.2 掺杂纳米Si薄膜的热稳定性 126
4.5.3 纳米Si异质结二极管的独特性能 127
参考文献 129
第5章 纳米材料的模板合成法 130
5.1 厚膜模板法合成纳米阵列 131
5.1.1 模板的制备和分类 132
5.1.2 纳米结构的厚膜模板合成方法和技术要点 134
5.2 模板法制备纳米线 137
5.2.1 碳纳米管模板法 137
5.2.2 氧化铝模板法 140
5.2.3 聚合物膜模板法 142
5.3 模板法合成高度取向碳纳米管有序阵列膜 146
5.3.1 碳纳米管有序阵列膜的制备过程 146
5.3.2 碳纳米管阵列膜场发射特性 149
5.4 模板法制备TiO2纳米管 151
5.4.1 多孔阳极氧化铝(PAA)模板的制备 151
5.4.2 TiO2纳米管的制备 152
5.4.3 TiO2纳米管的形貌和结构分析 153
参考文献 154
第6章 纳米半导体薄膜的电子转移和纳米粒子的单电子电导 156
6.1 纳米半导体薄膜的光学性质 157
6.1.1 电子存储和光致变色效应 157
6.1.2 光电流的产生 160
6.1.3 宽带隙半导体敏化 162
6.1.4 光催化 164
6.2 纳米半导体膜的电子转移原理 166
6.2.1 电荷从激活的染料注入到半导体纳米团簇 166
6.2.2 电荷注入过程动力学 167
6.2.3 半导体染料界面处电子转移调制 171
6.2.4 反向电子转移 174
6.2.5 半导体薄膜中的电子迁移 176
6.3 纳米粒子的单电子电导 177
6.3.1 单电子电导的发展历史 179
6.3.2 单电子电导的定义及静电特性 184
6.3.3 纳米粒子的单电子电导 191
参考文献 197
第7章 纳米晶金属氧化物半导体与溶液界面处的电荷转移 200
7.1 电致变色 203
7.1.1 V2O5 203
7.1.2 MoO3 204
7.1.3 WO3 205
7.2 光生伏特 207
7.2.1 TiO2 208
7.2.2 SnO2 212
7.2.3 ZnO 212
7.3 能量考虑 213
7.3.1 电势 213
7.3.2 其他问题 215
7.4 染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池 215
7.4.1 染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的结构和基本原理 216
7.4.2 用于染料敏化太阳能电池的纳米TiO2膜研究进展 219
参考文献 223
第8章 其他纳米薄膜材料制备、特性及应用 225
8.1 纳米AlN薄膜的导电性 225
8.1.1 纳米AlN薄膜的制备 226
8.1.2 纳米AlN薄膜的导电特性 227
8.2 纳米金刚石膜制备及场发射 228
8.2.1 热丝CVD法制备 228
8.2.2 微波法制备纳米金刚石膜及其场发射 232
8.2.3 纳米金刚石颗粒涂层法和场电子发射 232
8.3 纳米磁性薄膜材料及巨磁电阻效应 234
8.3.1 概述 234
8.3.2 纳米磁性材料的基本特性 235
8.3.3 纳米颗粒型磁性材料 236
8.3.4 纳米微晶磁性材料 237
8.3.5 纳米薄膜结构型磁性材料及巨磁电阻效应 240
8.3.6 Fe基、Co基软磁纳米薄膜的制备工艺和特性 242
8.4 In2O3纳米晶及气敏特性 246
8.4.1 纳米In2O3材料和气敏元件的制备 246
8.4.2 气敏元件特性 248
8.5 V2O5纳米膜的制备及电致变色 250
8.5.1 PEO/V205纳米复合膜的制备 251
8.5.2 PEO/V2O5干凝胶薄膜的性能测试及电致变色 251
8.6 WO3(V)纳米膜的制备、电致变色和气敏特性 254
8.6.1 WO3薄膜的激光沉积 255
8.6.2 薄膜的结构分析 255
8.6.3 WO3(V)薄膜的电学性能 257
8.6.4 WO3(V)薄膜的气敏特性 258
8.7 纳米TiO2薄膜的导电性和光吸收量子尺寸效应 259
8.7.1 磁控法制备的纳米TiO2薄膜的导电性与带隙宽度 260
8.7.2 纳米TiO2的光吸收量子尺寸效应 262
8.8 纳米晶PZT/PT铁电薄膜的尺寸效应 266
8.8.1 纳米薄膜样品制备 266
8.8.2 X-射线衍射分析 267
8.8.3 电滞回线测试 268
8.9 Ag/Ni纳米多层膜的点阵应变现象 269
8.9.1 纳米多层膜 270
8.9.2 Ag/Ni纳米多层膜间界面处晶格应变及弛豫现象 270
8.10.1 超硬TiN膜存在的问题 272
8.10.2 Ti-Si-N纳米薄膜的制备 272
8.10 Ti-Si-N纳米薄膜的超硬性 272
8.10.3 Ti-Si-N纳米膜的性能分析 274
8.11 ZnS/Ag/ZnS纳米多层薄膜及平面显示器透明电极 276
8.11.1 ZnS/Ag/ZnS纳米多层膜替代lTO膜 276
8.11.2 真空蒸镀法制备纳米多层膜 277
8.11.3 纳米多层膜的光学性能 277
8.11.4 纳米多层膜导电性能 281
8.11.5 透明导电多层膜的性能评价 282
8.12 纳米Al膜介电函数的尺寸、频率效应 283
8.13 纳米氮化硼薄膜的场发射 284
8.13.1 纳米氮化硼薄膜的制备 285
8.13.2 纳米氮化硼薄膜的场发射性能 285
参考文献 288
第9章 纳米材料及纳米器件研究和发展的前景 290
9.1 国际方面的最新研究进展 290
9.1.1 关于碳纳米管的研究进展 290
9.1.2 纳米线及相关的纳米器件 292
9.1.3 特种结构、异质纳米复合结构 293
9.1.4 有关异质结构的新的制备方法 294
9.2 国内近期在准一维纳米材料方面的最新研究情况 294
9.2.1 技术创新的几个方面 294
9.2.2 已取得的重要成果 296
9.3 纳米相复合材料和纳米结构-微米结构复合材料 297
9.4 纳米材料的应用前景 298
参考文献 298