纳米材料的基本理论PPT学习教案

1、会计学1纳米材料的基本理论纳米材料的基本理论纳米材料基础与应用纳米材料基础与应用纳米材料基础与应用22.1 纳米材料的基本理论纳米材料的基本理论量子尺寸效应量子尺寸效应小尺寸效应小尺寸效应表面效应表面效应宏观量子隧道效应宏观量子隧道效应库仑堵塞与量子隧穿效应库仑堵塞与量子隧穿效应介电限域效应介电限域效应量子限域效应量子限域效应第1页/共39页第2页/共39页LUMOHOMO第3页/共39页第4页/共39页)exp()(!1)(nnPn 第5页/共39页第6页/共39页32122).3(2nmEFNEF34 第7页/共39页第8页/共39页第9页/共39页NEF34第10页/共39页32433/

2、212/ )1018. 1 (/) 1(6)3(434dKKndmnNKEKBBeBFBNEF343212).3(2nmEF第11页/共39页第12页/共39页2D量子量子阱阱1D量子量子线线0D量子量子点点3D大块材料大块材料第13页/共39页Different samples of CdSe nanocrystals in toluene solution第14页/共39页第15页/共39页第16页/共39页第17页/共39页第18页/共39页100纳米纳米10纳米纳米1纳米纳米0.1纳米纳米随着尺寸的减小，比表面积迅速增大随着尺寸的减小，比表面积迅速增大第19页/共39页21表表2-1

3、纳米微粒尺寸与表面原子数的关系纳米微粒尺寸与表面原子数的关系粒径粒径(nm)包含的原子数包含的原子数表面表面原子原子比例比例表面能量表面能量(J/mol)表面能量表面能量/总能总能量量1030000204.081047.654000408.1610414.32250802.0410535.3130999.2310582.2第20页/共39页第21页/共39页第22页/共39页第23页/共39页第24页/共39页第25页/共39页第26页/共39页第27页/共39页第28页/共39页第29页/共39页第30页/共39页TkReEcB028第31页/共39页第32页/共39页Double Barr

4、ier Tunneling Junction VDC1C2R1R2CoulombIslandICoulomb StaircaseVIe/CR1C1 /R2C2 or 1 Coulomb BlockadeVR1C1 R2C2e/Ce/RC第33页/共39页 库仑堵塞效应的存在，电流随电压的上升不再是直线上升库仑堵塞效应的存在，电流随电压的上升不再是直线上升，而是在，而是在IV曲线上呈现锯齿形状的台阶曲线上呈现锯齿形状的台阶第34页/共39页第35页/共39页第36页/共39页1和2分别为掺了粒径大于10 nm和5 nm的GaSeSi的玻璃的光吸收谱 第37页/共39页纳米材料基础与应用纳米材料基础与应用纳米材料基础与应用39纳米半导体微粒增强的量子限域效应使它的光学性能不同纳米半导体微粒增强的量子限域效应使它的光学性能不同于常规半导体。于常规半导体。纳米材料界面中的空穴浓度比常规材料高得多。纳米材料纳米材料界面中的空穴浓度比常规材料高得多。纳米材料的颗粒尺寸小，电子运动的平均自由程短，空穴约束电子的颗粒尺寸小，电子运动的平均自由程短，空穴约束电子形成激子的概率高，颗粒愈小，形成激子的概率越大，激形成激子的概率高，颗粒愈小，形成激子的概率越大，激子浓度愈高。子浓度愈高。这种量子限域效应，使能隙中靠近导带底形成一些激子能这种量子限域效应，使能隙中靠近导