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零维一维纳米半导体特性与应用.docx
资料介绍
零维/一维纳米半导体：特性、制备与应用
一、纳米半导体的基本概念与分类
纳米半导体是指至少有一个维度的尺寸落在1-100纳米尺度范围内的半导体材料，由于尺寸效应带来的电子结构和物理化学性质与体相半导体存在显著差异，展现出独特的光电、磁学与催化性能。根据维度划分，纳米半导体可分为四类：零维、一维、二维和三维纳米半导体，其中零维和一维是最早被系统研究、也是目前应用最广泛的两类纳米半导体。
零维纳米半导体指三个维度都处于纳米尺度，材料的电子在三个方向上都受到量子限域效应的约束，典型代表包括半导体量子点、纳米颗粒、纳米团簇等；一维纳米半导体则有两个维度处于纳米尺度，一个维度保持宏观尺寸，电子只能在一个方向上自由移动，典型代表包括半导体纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等。
二、零维纳米半导体的核心特性
量子限域效应
当半导体颗粒的尺寸小于其激子玻尔半径时，价带、导带的能级会从连续态分裂为分立能级，禁带宽度随尺寸减小而增大，这种现象就是量子限域效应。以最常见的硫化镉半导体为例，体相硫化镉的激子玻尔半径约为5纳米，当硫化镉量子点尺寸从5纳米缩小到2纳米时，禁带宽度从2.4 eV增大到超过3 eV，对应的荧光发射波长从绿光蓝移到紫外区，因此可以通过改变尺寸精准调控零维纳米半导体的发光波长。
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