概述
所谓纳米材料,指的是三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料,是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
纳米材料可以按照多种尺度进行分类,按结构可以分为: 零维材料 -量子点,纳米粉末,纳米颗粒;一维材料 - 纳米线或碳纳米管;二维材料 -纳米薄膜,石墨烯;三维测量 - 纳米固体材料。按组成可以分为:金属纳米材料,半导体纳米材料,有机高分子纳米材料,复合纳米材料。下图是将纳米材料按其物理性质进行分类并列出纳米材料应用的示意图,由此可见,纳米材料已经在多领域得到广泛应用。
纳米材料的特性
由于纳米材料的某一维或多维尺寸为纳米量级,使得其具有许多异于宏尺寸材料的特性。纳米材料的基本特性包括:表面与界面效应,如熔点降低比热增大;小尺寸效应,如导体变得不能导电;绝缘体却开始导电以及超硬特性;量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料的理化性能为:高强度、高韧性;高比热和热膨胀系数;异常电导率和扩散率;高磁化率。
纳米材料电子器件
基于以上特性,纳米材料被广泛用于制作纳米电子器件。纳米电子器件指的是利用纳米级加工和制备技术,设计制备而成的具有纳米级尺度和特定功能的电子器件。纳米电子器件包括纳米CMOS 器件如绝缘层上硅MOSFET、硅一错异质MOSFET.低温MOSFET、双极MOSFE T、本征硅沟道隧道型MOSFET等; 量子效应器件;量子干涉器件、量子点器件;请振隧道器件如横向请振遂道器件.谐振隧道晶体管,请振隧道场效应晶体管(RTEET)、双极量子请振隧道晶体管、请振隧道热电子晶体管等;纵向请振隧道器件如隧道势垒调制晶体管等;单电子器件如单电子箱、电容祸合和电阻祸合单电子晶体管、单电子神经网络晶体管、单电子结阵列、单电子泵浦、单电子陷阱和单电子旋转门等;单原子器件和单分子器件如单电子开关、单原子点接触器件、单分子开关、分子线、量子效应分子电子器件、电化学分子电子器件等。