（凝聚态物理专业论文）半导体zno和zns纳米结构的制备与表征.pdf

博士学位论文 d 0 c 1 o r 札d l s s e r i 1 0 n 摘要 近年来，纳米材料的制备与表征研究引起人们极大的兴趣，特别是半导体纳米功能器件材 料的研究。目前已经有关于半导体纳米结构合成的许多报道，特别是对于在室温下具有直接带 隙宽度e g - 3 3 7e v 和e g - 3 6 8e v 的氧化锌和硫化锌半导体纳米材料。这是因为它们在短波长光 发射器件方面有着广泛的应用前景。纳米结构材料可能在光发射二极管、纳米激光器、染料敏 化太阳能电池、变阻器、光催化剂和气体传感器等方面都有着巨大的应用前景。当前，寻找半 导体z n o 和z n s 新的纳米结构，性质和应用的研究仍然是材料科学研究领域的重点研究方向。 本论文中，应用化学气相沉积方法制备了几种z n o 和z n s 纳米新结构，并基于实验结果提 出了得到这几种新纳米结构的生长机制。主要包含如下5 方面的内容： l 、以z n o 和z n 混合为原材料，应用化学气相沉积技术在s i ( 1 1 1 ) 基底上，得到了中空开口 的z n o z n 和实心的z n z n o 单晶微球。z n o z n 微球为中空结构，球壳有一开口沿着纤锌矿结构 z n o 的c 轴方向，并开口方向( z n oc 轴方向) 垂直于基底表面。z n z n o 微球为实心的结 构。微球的生长包括z n 和z n o 粒子的沉积和z n 粒子蒸发两个过程。z n o 球壳的开口是由于z n 粒 子的膨胀和蒸发引起的。微球的几何结构和化学成分以及晶体结构分别用x 射线衍射 ( x r d ) ，电子能谱( e d s ) ，场发射扫描电子显微镜( f e s e m ) ，透射电子显微镜 ( t e m ) 和高分辨透射电子显微镜( h r t e m ) 进行了表征。室温荧光光谱应用3 2 5n mh e - c d 激光光源作为激发光源进行了考察。 2 、以z n s 粉末作为原材料，s i 片作为基底，1 1 0 0 0 c 左右得到了三齿类羽毛状的z n o 纳米 结构。样品的几何形状表现为一根主干和沿着主干三个对称方向上有纳米齿状阵列。研究发 现，主干沿着【0 1 1o 】方向生长，纳米齿阵列沿着主干对称的 0 0 0 1 1 ，【0 0 0l 】和【2l lo 】三个方 向生长。 3 、应用热蒸发技术，无催化剂条件卜得到了纤锌矿结构z n o z n s 核壳结构纳米线。 z n o z n s 核壳结构纳米线长度达到几十微米，纳米线的底部直径有l 微米左右，顶部5 0 纳米左 右，纳米线项部z n o 核的大d x 3 0 纳米左右。高分辨率透射电子显微镜清晰地显示了z n o z n s 核 壳结构纳米线界面。荧光光谱结果显示样品有两个发射峰分别在4 0 0 和4 1 0n m 。 4 、 以z n s 粉末作为原材料，多孔氧化铝模板作为基底，a u 作为催化剂，应用热蒸发技术 得到了z n s 纳米线和纳米棒。解释了样品形成的物理过程。实验结果显示，催化剂的多少在 z n s 纳米结构的形成中有重要作用。室温荧光光谱结果表明样品在5 1 3n m 处有强烈的发 射。 5 、无催化剂条件下，应用化学气相沉积方法得到了单晶纤锌矿结构z n s 纳米带。选区电 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r 蝴0 n 子衍射和能量损失x 射线谱表明，样品为单晶z n s 结构。室温荧光光谱结果表明样品分别在 3 4 0 ，4 1 0 和51 0n m 处有三个宽发射峰。 关键词：z n o ；z n s ；纳米结构；c v d 方法：p l 谱 博士学位论文 d e h c t o r a ld i s s e r 0 n a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，s i g n i f i c a n ti n t e r e s th a se m e r g e di nt h es y n t h e s i so fn a n o s c a l em a t e r i a l s o n eo f t h em o s ta t t r a c t i v ec l a s s e so fm a t e r i a l sf o rf u n c t i o n a ln a n o d e v i c e si ss e m i c o n d u c t o r s v a r i o u sm e a n s h a v eb e e nr e p o r t e df o rt h es y n t h e s i so fs e m i c o n d u c t i n gn a n o s t r u c t u r e s i np a r t i c u l a rb o t hz n ow i t ha w i d ed i r e c tb a n dg a p ( e g ) o f3 3 7e va n dz n sw i t had i r e c te go f3 6 8e va tr o o mt e m p e r a t u r eh a v e a t t r a c t e da t t e n t i o nb e c a u s eo ft h e i rp o s s i b l ea p p l i c a t i o ni ns h o r t - w a v e l e n g t hl i g h te m i t t i n gd e v i c e s t h en a n o s t r u c t u r e sc o u l dh a v eg r e a tp o t e n t i a la p p l i c a t i o n si no p t o e l e c t r o n i c s ，s e n s o r s ，t r a n s d u c e r sa n d b i o m e d i c a ls c i e n c e ss u c ha sl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s ，n a n o l a s e r s ，d y e - s e n s i t i z e ds o l a rc e l l s ，v a r i 咖r s ， p h o t o c a t a l y s t , a n dg a ss e n s o r s n o w , s e a r c h i n gn e ws t r u c n l r e s p r o p e r t i e sa n da p p l i c a t i o n so fz n oa n d z n sh a sb e c o m eo n eo f t h em o s ti m p o r t a n tf i e l d si nm a t e r i a l ss c i e n c e i nt h i sd i s s e r t a t i o n , s e v e r a lk i n d so fz n oa n dz n sn a n o s t r u c t u r e sh a v e b e e ns y n t h e s i z e db y c h e m i c a l v a p o rd e p o s i t i o nm e t h o d t h es i m p l eg r o w t hp r o c e s s e so ft h e s ez n oa n dz n s n a n o s t r u c t u r e sw e r ep r o p o s e db a s e do ne x p e r i m e n t a lr e s u l t s i tm a i n l yc o n t a i n sf i v ep a r t sa sf o l l o w s ： 1 h o l l o w - o p e n e dz n o z na n ds o l i dz r g z n os i n g l ec r y s t a lm i c r o s p h e r e so nas i l i c o n ( 1 l1 ) s u b s t r a t ew e r es y n t h e s i z e df r o mz n om i x e dw i t hz nb yt h ec h e m i c a lv a p o rd e p o s i t i o nt e c h n i q u e t h e z n o z nm i c r o s p h e r ee x h i b i t sah o l l o wi n t e r i o ra n ds p h e r i c a ls h e l lw i t hap a r t l yo p e n e dm o u t ha l o n g t h ec a x i so ft h eh e x a g o n a lw u r t z i t es t r u c t u r ez n oo r i e n t e dv e r t i c a l l yt ot h es u b s t r a t e t h ez r d z n o m i c r o s p h e r ei ss o l i d t h eg r o w t hp r o c e s so ft h em i e r o s p h e r e si n c l u d e st h ed e p o s i t i o no fz na n dz n o p a r t i c l e sf o l l o w e db ye v a p o r a t i o no fz nf r o mt h eb r e a k i n gs h e l lo fz n om i c r o p a r t i c l e s t h es h e l l b r e a ki sc a u s e db ye v a p o r a t i o no fz n t h em o r p h o l o g i e s 。c h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dc r y s t a ls n l i c t i l i 弓 o ft h em i c r o s p h e r e sw e r ec h a r a c t e r i z e db yu s i n gx - r a yd i f f r a c t i o n ( x r d ) ，e n e r g yd i s p e r s i v ex - r a y s p e c t r u m ( e d s ) ，f i e l d e m i s s i o ns c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( f e s e m ) ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p e ( t e m ) ，a n dh i g h - r e s o l u t i o nt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p e ( h r t e m ) t h er o o m t e m p e r a t u r ep h o t o l u m i n e s c e n c es p e c t r u mw a si n v e s t i g a t e db yu s i n ga3 2 5n n lh e - - c dl a s e ra st h e e x c i t a t i o ns o u r c e 2 t h r e e s i d et e e t h e df e a t h e r - l i k en a n o c o m bs t r u c t u r e so fz n ow e r ep r o d u c e db a s e do nav a p o r - p h a s et r a n s p o r tp r o c e s s z n sp o w d e rw a su s e da ss o u r c em a t e r i a la n ds is u b s t r a t ea sac o l l e c t o r , a t t e m p e r a t u r e l10 0 。( 2 t h em o r p h o l o g yo ft h ep r o d u c ts h o w e dar i b b o n - l i k es t e ma n dn a n o t e e t ha r r a y a l i g n e de v e n l ya l o n gt h r e es i d e so ft h en a n o r i b b o n i tw a sf o u n dt h a tt h en a n o r i b b o ng r e wm a i n l y a l o n g 【o l10 】d i r e c t i o n , a n dt h es e l f - a s s e m b l e db r a n c h i n gn a n o t e e t hg r e we p i t a x i a l l ya l o n g 【0 0 0 1 ， 【0 0 0l 】a n d 【21 l0 】o r i e n t a t i o n s 博士学位论文 d o c t o r a ld l s s e 瑚r a 矾o n 3 z n o z n sc o r e - s h e l ln a n o w i r e sw i t ht h ew u r t z i t es t n l c t i l r eh a v eb e e ng r o w nu s i n gas i m p l e c a t a l y s t - f r e et h e r m a le v a p o r a t i o nt e c h n i q u e t 1 1 ez n o z n sc o r e - s h e l ln a n o w i r e sa r ea sl o n ga ss e v e r a l t e n so fm i c r o m e t e r s ，t h et h i c k n e s so ft h ew i r e si sa b o u t1 岬a lt h eb o t t o ma n d5 0n ma tt h et o p r e s p e c t i v e l y ，a n dt h et h i c k n e s so ft h ec o r ez n oi sa b o u t3 0a mn e a rt h et o po ft h ew i r e s ah i g h m a g n i f i c a t i o nt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p ei m a g eo fas i n g l en a n o w i r er e v e a l sac l e a rz n o z n s i n t e r f a c e t h ep h o t o l u m i n e s c e n c es p e c t r u mo ft h ep r o d u c te x h i b i t st w op e a k sa ta b o u t4 0 0a n d410 n mr e s p e c t i v e l y 4 w u r t z i t ez n sn a n o w i r e sa n dn a n o r o d sh a v eb e e ns y n t h e s i z e db yas i m p l et h e r m a le v a p o r a t i o n o fz n sp o w d e ro n t oa n o d i ca l u m i n u mo x i d e ( a a o ) t e m p l a t ei nt h ep r e s e n c eo fa uc a t a l y s t a v a p o r - l i q u i d - s o l i dp r o c e s si sp r o p o s e df o rt h ef o r m a t i o no ft h ez n sn a n o s t r u c t u r e s t h et h i c k n e s so f a up l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nd e f i n i n gt h em o r p h o l o g yo ft h ez n sn a n o s t r u c t u r e s r o o mt e m p e r a t u r e p h o t o l u m i n e s c e n c em e a s u r e m e n ts h o w e di n t e n s eb l u ee m i s s i o na t51 3n mf r o mb o t ht h en a n o w i r e s a n dt h en a n o r o d s 5 s i n g l e c r y s t a l l i n ew u t z i t ez n sn a n o b e i t sw e r es y n t h e s i z e du s i n gc h e m i c a lv a p o rd e p o s i t i o n ( c v d ) m e t h o dw i t h o u ta n yc a t a l y s t t h es e l e c t e d a r e ae l e c t r o nd i f f r a c t i o n ( s a e d ) a n de n e r g y d i s p e r s i v ex r a ys p e c t r o s c o p y ( e d s ) i n d i c a t et h a tt h en a n o b e l ti sp u r es i n g l ec r y s t a lz n s t h er o o m t e m p e r a t u r ep h o t o l u m i n e s c e n c e ( p l ) s p e c t r u mo ft h ep r o d u c t ss h o w st h a tt h e r ea r et h r e eb r o a d e m i s s i o np e a k sa t3 4 0 ，4 1 0a n d5 1 0n mr e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：z n o ；z n s ：n a n o s t r u c t u r e ；c v dm e t h o d ：p ls p e c t r u m 博士学位论文 d o c t o r a ld i s s e r i ：f m o n 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工 作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声男的法律结果由本人承担。， 学位论文作者签名：龙么“肜日期： 刀年j 7 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 学位论文作者签名：( 驯指导教师签名： 日期： 吵夕月 日期：眵年，月 ， 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库 中全文发布，并可按“章程 中的规定享受相关权益。同意论文提交后滞后：宙半年： 慨夕广厂月，钻吼夕年厂月 发布。 博士学位论文 d 。e t o r a ld i s s e j 朗1 a 骶o n 1 1i n t r o d u c t i o n c h a p t e ri i n t r o d u c t i o n n a n o s e i e n c ea n dn a n o t e c h n o l o g yi n c l u d et h ea r e a so fs y n t h e s i s ，c h a r a c t e r i z a t i o n , e x p l o r a t i o n , a n da p p l i c a t i o no fn a n o s t r u c t u r e da n dn a n o s i z em a t e r i a l s t h ef i e l do fn a n o s t r u c t u r es c i e n c ea n d t e c h n o l o g yi sab r o a da n di n t e r d i s c i p l i n a r ya r e ao fw o r l d w i d er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta c t i v i t yt h a t h a sb e e ng r o w i n ge x p l o s i v e l yi nt h ep a s tf e wy e a r s r e c e n t l y ，t h eg r o w t ha n dt h ec h a r a c t e r i z a t i o no f t h ew i d eb a n dg a ps e m i c o n d u c t o r sh a v eb e e nv e r ya t t r a c t i v ed u et ot h e i rp o t e n t i a la p p l i c a t i o n sf o r e l e c t r o n i ca n do p t o e l e c t r o n i cd e v i c e si nt h ev i s i b l et ou l t r a v i o l e ts p e c t r a lr e g i o n a m o n gt h e s ek i n d s o fm a t e r i a l s ，z i n co x i d e ( z n o ) a n dz i n cs u l f i d e ( z n s ) a 托t y p i c a le x a m p l e so fi i v is e m i c o n d u c t o r s w h i c ha r ee x t e n s i v e l yi n v e s t i g a t e dt h e s ed a y sf o rt h e i ru n i q u ep r o p e r t i e s z n o ，aw i d eb a n dg a p ( 3 3 7 e v ) 1 i - v ic o m p o u n ds e m i c o n d u c t o r , h a sa t t r a c t e di n t e n s i v er e s e a r c he f f o r tf o ri t su n i q u e p r o p e n i e sa n dv e 嗍t i ! ea p p l i c a t i o n s n 咖柏叩a r e n te l e c t r o n i c s ，u l t r a v i o l e t ( u l g h te m i t t e r s ， p i e z o e l e c t r i cd e v i c e s ，c h e m i c a ls e n s o r sa n ds p i ne l e c t r o n i c s 【l - 1 0 1 i n v i s i b l et h i nf i l mt r a n s i s t o r s ( t f t s ) u s i n gz n o 雒a l la c t i v e c h a n n e lh a v ea c h i e v e dm u c hh i g h e rf i e l de f f e c tm o b i l i t yt h a n a m o r p h o u ss i l i c o nt f t s 【1l 一13 t h e s et r a n s i s t o r sc a nb ew i d e l yu s e df o rd i s p l a ya p p l i c a t i o n s z n o h a sb e e np r o p o s e dt ob eam o r ep r o m i s i n gu ve m i t t i n gp h o s p h o rt h a ng a nb e c a u s eo fi t sl a r g e r e x c i t o nb i n d i n ge n e r g y ( 6 0m e v ) t h i sl e a d st oar e d u c e du vl a s i n gt h r e s h o l da n dy i e l d sh i g h e ru v e m i t t i n ge f f i c i e n c ya tr o o mt e m p e r a t u r e 【1 4 s u r f a c ea c o u s t i cw a v ef i l t e r su s i n gz n of i l m sh a v e a l r e a d yb e e nu s e df o rv i d e oa n dr a d i of r e q u e n c yc i r c u i t s p i e z o e l e c t r i cz n ot h i nf i l mh a sb e e n f a b r i c a t e di n t ou l t r a s o n i ct r a n s d u c e ra r r a y so p e r a t i n g 戤10 0m h z 【15 】b u l ka n dt h i nf i l m so fz n o h a v ed e m o n s t r a t e dh i i g hs e n s i t i v i t yf o rt o x i cg a s e s 【1 6 1 9 1 f u r t h e r m o r e ，h o l em e d i a t e df e r r o m a g n e t i c o r d e r i n gi nb u l kz n ob yi n t r o d u c i n gm n 硒d o p a n th a sb e e np r e d i c t e dt h e o r e t i c a l l y 【2 0 】a n dr e p o r t e d r e c e n t l y 【21 v a n a d i u md o p e dn - t y p ez n of i l m sa l s od e m o n s t r a t eac u r i et e m p e r a t u r ea b o v er o o m t e m p e r a t u r e 【2 2 1 b a s e do nt h e s er e m a r k a b l ep h y s i c a lp r o p e r t i e sa n dt h em o t i v a t i o no fd e v i c e m i n i a t u r i z a t i o n , l a r g e e f f o r th a sb e e nf o c u s e do nt h es y n t h e s i s ，c h a r a c t e r i z a t i o na n dd e v i c e a p p l i c a t i o n so fz n on a n o m a t e r i a l s z n on a n o s t r u c t u r e s ，s u c ha sn a n o w i r e s ，n a n o t u b e s ，n a n o r i n g s ，a n d n a n o - t e t r a p o d s ，h a v eb e e ns u c c e s s f u l l yg r o w nv i aav a r i e t yo fm e t h o d si n c l u d i n gc h e m i c a lv a p o r d e p o s i t i o n , t h e r m a le v a p o r a t i o n , a n de l e c t r o d e p o s i t i o n , e t c 【2 3 - 3 2 t h e s en a n o s t r u c t u r e sh a v eb e e n s u b j e c t e dt oe l e c t r i c a lt r a n s p o r t , u ve m i s s i o n , g a ss e n s i n g , a n df e r r o m a g n e t i cd o p i n gs t u d i e s ，a n d c o n s i d e r a b l ep r o g r e s s e sh a v eb e e na c h i e v e d 3 3 g a nt h i nf i l m sh a v eb e e ne x t e n s i v e l ys t u d i e d 【3 4 3 8 1 ，r e l a t i v e l yl i t t l ew o r kh a sb e e nd o n eo nz n ot h i nf i l m s 【3 9 - 4 7 1 t h ep a r t i c u l a rp h y s i c a lp r o p e r t i e s o fz n ot h i nf i l m sf o ro p t o e l e c t r o n i cd e v i c e s ，i nc o m p a r i s o nw i t ho t h e rw i d eb a n dg a ps e m i c o n d u c t o r s ， a r et h el a r g eb o n ds t r e n g t ha n dt h ee x t r e m es t a b i l i t yo ft h ee x c i t o n s 【4 8 ，a n dt h e s ep r o p e r t i e so fz n o t h i nf i l m sm a yp r e v e n td e g r a d a t i o no ft h em a t e r i a ld u r i n gd e v i c ef a b r i c a t i o np r o c e s s e s t h es t a b i l i t y o ft h ee x c i t o no ft h ez n ot h i nf i l m sh a sa l s om a d ep o s s i b l ef a b r i c a t i o no fe x c i t o n i cl a s e rg a i na tr o o m t e m p e r a t u r e o nt h eo t h e rh a n d ，m u c he f f o r th a sb e e nm a d et of a b r i c a t ea n dc h a r a c t e r i z ez n sn a n o s t r u c t u r e s 【4 9 5 2 h o w e v e r ，i nc o m p a r i s o nw i t hz n o ，i n v e s t i g a t i o n so nt h es y n t h e s e sa n dp r o p e r t i e so fz n s n a n o s t r u c t u r e sa r eq u i t el i m i t e d i nt h ep a s tf e wy e a r s ，z n sn a n o s t r u c t u r e sh a v eb e e ne x t e n s i v e l y i n v e s t i g a t e da sa ni m p o r t a n tw i d eb a n dg a ps e m i c o n d u c t o r ( 3 6 7e v ) i ti so n eo ft h eo l d e s ta n d p r o b a b l yo n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm a t e r i a l si nt h ee l e c t r o n i c si n d u s t r y w i t haw i d er a n g eo f a p p l i c a t i o n si n c l u d i n gl i g h t - e m i t t i n gd i o d e s ，e f f i c i e n tp h o s p h o r s i nf i a t p a n e ld i s p l a y s 【5 3 1 ， e l e c t r o l u m i n e s c e n td e v i c e s ，i n f r a r e dw i n d o w s ，s e n s o r sa n dl a s e r s 【5 4 _ 5 6 】t h el u m i n e s c e n tp r o p e r t i e s e x c i t e db yu l t r a v i o l e t ，x - r a y ，c a t h o d er a yo re l e c t r i c a lc u r r e n t sh a v eb e e no b s e r v e db yd o p i n gz n s w i t hv a r i o u sm e t a l s 【5 7 e x c e l l e n tl i g h tt r a n s m i s s i o nw i t hah i g hi n d e xo fr e f r a c t i o n ( 2 2 7a t10 m ) a l s om a k e sz n su s e f u li np h o t o n i cc r y s t a ld e v i c e st h a to p e r a t ei nt h er e g i o nf r o mv i s i b l et on e a r i n f r a r e d 【5 s 1 1 2n a n o m e t e rm a t e r i a l sa n dt h e i re f f e c t s s y s t e m i ce x p e r i m e n t sc o n d u c e do nn a n o m a t e r i a l sh a db e e ns t a r t e df r o mt h ek n o w nf a r a d a y e x p e r i m e n t s 【5 9 】i nt h e18 5 7 i n19 5 9 ，r i c h a r df e y n m a ng a v eal e c t u r et i t l e d t h e r e sp l e n t yo f r o o ma tt h eb o t t o m ”，s u g g e s t i n gt h ep o s s i b i l i t yo fm a n i p u l a t i n gt h i n g sa ta t o m i cl e v e l 【6 0 t h i si s g e n e r a l l yc o n s i d e r e d t ob et h ef o r e s e e i n go fn a n o t e c h n o l o g y h o w e v e r ，t h er e a lb u r s to f n a n o t e c h n o l o g yd i d n tc o m eu n t i lt h ee a r l y19 9 0 s i nt h ep a s td e c a d e s ，s o p h i s t i c a t e di n s t r m n e n t sf o r c h a r a c t e r i z a t i o na n dm a n i p u l a t i o ns u c ha ss c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p ea n ds c a n n i n gp r o b em i c r o s c o p eb e c a m em o r ea v a i l a b l ef o rr e s e a r c h e r st oa p p r o a c ht h e n a n o w o r l d d e v i c em i n i a t u r i z a t i o ni ns e m i c o n d u c t o ri n d u s t r i a li sa l s oas i g n i f i c a n tf a c t o r f o rt h e d e v e l o p m e n to fn a n o t e c h n o l o g y t h em o o r e sl a ws t a t e dt h a tt r a n s i s t o rp e r f o r m a n c ea n dd e n s i t y d o u b l ee v e r y2 4m o n t h s 【6 1 1 a st h ed e v i c ed i m e n s i o nc o n t i n u e st os h r i n kf o l l o w i n gt h i st r e n d ，t h e r e w i l lb ec e r t a i nl i m i t a t i o n sd u et ob o t ht h ei n t r i n s i cm a t e r i a l sp h y s i c sa n dt h et e c h n o l o g i c a ld i f f i c u l t i e s ， w h i c hw i l lr e m a r k a b l yr a i s et h ep r o d u c t i o nc o s t s f o re x a m p l e ，t h eq u a n t u me f f e c t sw i l lb e c o m em o r e a p p a r e n ta st h ed e v i c ed i m e n s i o nd e c r e a s e 【6 2 】；t h eh i 曲d o p a n tc o n c e n t r a t i o nn e e d e df o rs m a l l e r d e v i c e sw i l le x c e e dt h es o l i ds o l u b i l i t yl i m i t , w h i c hw i l ln o tf o r ms t a b l ea