关于纳米技术的应用现状及展望

1、关于纳米技术的应用现状及展望【论文关键词】：纳米科学纳米技术纳米管【论文摘要】：讨论纳米科学和技术在新时期里开展所面对的困难和挑战。一系列新的方法将被讨论。我们还将讨论倘假设这些困难可以被克制我们可能会有的收获。纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的构造的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。无论是从根底研究探究基于非经典效应的新物理现象的观念出发，还是从应用受因构造减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使的角度来看，纳米构造都是令人极其感兴趣的。1.纳米构造的制备有两种制备纳米构造的根本方法：build-up和build-dn。所谓

2、build-up方法就是将已预制好的纳米部件纳米团簇、纳米线以及纳米管组装起来；而build-dn方法就是将纳米构造直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个根本步骤：1纳米部件的制备；2纳米部件的整理和挑选；3纳米部件组装成器件这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等；“build-dn方法提供了出色的材料纯度控制，而且它的制造机理与现代工业装置相匹配，换句话说，它是利用广泛的各种外延技术如分子束外延(be)、化学气相淀积vd等来进展器件制造的传统方法。“build-dn方法的缺点是较高的本钱。很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期，研究者已经证明了纳米构造的许多崭新

3、的性质。学者们更进一步征明可以用“build-dn或者“build-up方法来进展纳米构造制造。这些成果向我们展示，假如纳米构造可以大量且廉价地被制造出来，我们必将收获更多的成果。2.纳米构造尺寸、成份、位序以及密度的控制为了充分发挥量子点的优势之处，我们必须可以控制量子点的位置、大孝成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围或者更小才能防止高激发态子能级效应，如对于gan材料量子点的横向尺寸要小于8纳米才能实现室温工作的光电子器件，在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说，假如它们能在室温下

4、工作，那么要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能到达的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。假如特殊薄膜可以用作衬底来最小化电子散射问题，那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底外表，甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备，它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。倍塞diblk共聚物图形制作术

5、是一种基于不同聚合物的混合物可以产生可控及可重复的相别离机制的技术。与倍塞共聚物图形制作术严密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的根本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法，比方复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探究开发。3.纳米制造所面对的困难和挑战随着器件持续微型化的趋势的开展，普通光刻技术的精度将很快到达它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的根本物理极限。通过采用深紫外光和相移版，以及修正光学近邻干扰效应等措施，特征尺寸小至80n的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可

6、能用普通光刻技术再进一步显著缩小尺寸。采用x光和euv的光刻技术仍在研发之中，可是开展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看，虽然也有一些具挑战性的问题需要解决，特别是需要克制电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题，但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度，可是此项技术却有固有的慢速度，目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂樑能否使它到达可以承受的刻写速度。对一个理想的纳米刻写技术而言，它的运行和维修本钱应该低，它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米构造的才能，还应有在非平面上刻制图形的才能以及制备三维构造的功能。此外，它也应

7、可以做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日，仍然没有任何一项能制作亚100n图形的单项技术能同时满足上述所有条件。如今还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。终究是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。4.展望目前，已有不少纳米尺度图形刻制技术，它们仅有的短处要么是刻写速度慢要么是刻写复杂图形的才能有限。这些技术可以用来制造简单的纳米原型器件，这将能使我们研究这些器件的性质以及讨论优化器件构造以便进一步地改善它们的性能。必须开展新的表征技术，这不单是为了器件表征，也是为了能使我们拥有一个对器件制造过程中的必要工艺如版对

8、准的能进展监控的手段。随着器件尺度的持续缩小，对制造技术的要求会更苛刻，理所当然地对评判方法的要求也变得更严格。随着光学有源区尺寸的缩小，崭新的光学现象很有可能被发现，这可能导致创造新的光电子器件。然而，不象电子工业开展那样需要寻找s晶体管的替代品，光电子工业并没有如此的立时锋利问题需要迫切解决。纳米探测器和纳米传感器是一个全新的领域，目前还难以预测它的进一步开展趋势。然而，基于对崭新诊断技术的预期需要，我们有理由相信这将是一个快速开展的领域。总括起来，在所有三个主要领域里应用纳米构造所要求的共同点是对纳米构造的尺寸、材料纯度、位序以及成份的准确控制。一旦这个问题可以解决，就会有大量的崭新器件诞生和被研究。参考文献1王淼,李振华,鲁阳,齐仲甫,李文铸.纳米材料应用技术的新进展j.材料科学与工程,2000.2吴晶.电喷雾法一步制备含键合相纳米微球的研