一种在硅材料表面组装金纳米颗粒的新方法

以氯金酸、L-半胱氨酸为反应试剂,利用内电流和金硫自组装效应,在硅材料表面组装了较为均一的金纳米颗粒,并利用荧光分析与硅纳米线场效应晶体管对该方法进行了相关验证.结果表明:经氢氟酸处理后的硅材料,在氯金酸和L_半胱氨酸混合溶液中反应3 min可在硅表面得到较为均匀、稳定的金纳米颗粒层,其中,氯金酸浓度为0.5mmol/L,氯金酸和L-半耽氨酸浓度比为3∶1.荧光分析表明该方法组装的金颗粒表面已氨基功能化,使得金纳米颗粒修饰的硅材料在应用于生物检测时可直接醛基化修饰蛋白,简化了实验操作,同时,该方法可以在硅纳米线场效应晶体管中特异性组装金纳米颗粒,有力地支持了相关器件在疾病检测方面的应用.     

一种新颖的硅量子点-金复合纳米粒子的制备和表征

利用电化学刻蚀法制备的硅量子点的还原特性,通过调整硅量子点与氯金酸的量的比例,可控合成了包含有不同尺寸金纳米颗粒的复合纳米粒子,并通过实验证明了硅量子点与金纳米颗粒的结合。在电化学刻蚀制备硅量子点的同时,通过微波辅助法可以迅速地在硅量子点表面有效地修饰上一部分羧基、羟基或者烷基链,从而间接预先对这种复合纳米粒子进行修饰。这种新型的纳米复合材料具有硅量子点的荧光性质的同时,还具有各种尺寸纳米金的光学性质,具有广阔的应用前景和研究价值。     

有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线的制备及其对聚(3-己基噻吩)荧光效应的影响

采用三相界面法及置换反应法,以氯金酸-乙醇溶液和无序Ag纳米线为原材料,在空白Si基底上成功制备出有序Ag纳米线(Ag_(NW))@Au纳米颗粒(Au_(NP))复合纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线形貌进行了表征与分析,研究了氯金酸-乙醇溶液浓度和置换反应的反应时间对制备Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线的影响,并且结合荧光光谱及激光拉曼光谱进一步研究了一系列有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线对共轭聚合物聚(3-己基噻吩)(P3HT)荧光效应的影响。实验结果表明,有序Ag_(NW)@Au_(NP)复合纳米线上Au_(NP)的粒径随着置换反应时间的延长或氯金酸-乙醇溶液浓度的增加而增大,该复合纳米线对P3HT的荧光效应有增强作用,但其增强效应会随置换反应进行而减弱。     

水溶性量子点制备条件的优化及表面修饰

以L-半胱氨酸为稳定剂在水溶液中合成CdSe纳米粒子,研究了水浴时间、水浴温度、不同L-半胱氨酸/Cd/Se比例、pH值等因素对其荧光光谱的影响,确定了最佳的合成方案.用CdS对其表面进行修饰,采用透射电镜、X射线衍射、光谱法等表征了Cdse/CdS核壳结构颗粒的形成,结果表明该纳米粒子发光强度明显高于单一的CdSe量子点,光谱峰位置有所红移;合成条件会显著影响CASe/CAS核壳结构量子点的荧光性能.     

基于混合SAMs包裹的纳米团簇和SPA的抗体固定方法用于糖化血红蛋白免疫场效应型传感器的制备(英文)

本文提出了一种新型的抗体固定方法,并利用该方法制备了免疫场效应型传感器用于糖化血红蛋白水平的检测.首先,纳米金颗粒由混合自组装膜(SAMs)包裹形成一种功能化的纳米团簇.然后这种纳米团簇以自组装的方式固定在传感器金电极表面.之后,葡萄糖球菌蛋白A(SPA)被固定在纳米团簇表面用来定向固定抗体.利用该方法,纳米团簇可在金电极表面均匀分布.由此形成的多层生物膜可定向固定抗体,与抗体具有稳定的结合力,能较好地屏蔽噪声干扰,且与场效应型传感器兼容.利用该传感器对糖化血红蛋白和血红蛋白浓度检测,灵敏度分别为152.8μV.ng-1.mL和13.5μV.ng-1.mL.实验结果表明,该传感器具有较好的一致性和准确度,未来有望发展成为一种微型的用于糖尿病监控的糖化血红蛋白传感器.     

复合纳米金膜的制备及其光学性质

本文利用化学还原法制备了不同尺寸的金纳米颗粒,并利用离子自组装多层技术在玻璃基底上沉积了基于金纳米颗粒的复合纳米金膜,研究了颗粒尺寸和成膜厚度对复合金膜光学性质的影响。不同比例的柠檬酸钠与氯金酸产生的金纳米颗粒溶液的紫外-可见光谱随着金颗粒直径增大而红移展宽。适量比例的柠檬酸钠与氯金酸能够产生平均直径为14±1.2nm且尺寸分布均匀的金纳米球;其溶液在518nm处有一特征吸收峰。不同大小的金纳米颗粒形成的薄膜的紫外-可见光谱形状不同,局域表面等离子体共振峰的位置随着颗粒直径的减小而向短波方向迁移。薄膜的沉积层数越多,薄膜表面的颗粒分布越均匀,局域表面等离子体峰的峰值变化也将减小。本工作证实了利用离子自组装多层技术能够快速、简易、低成本地在玻璃基底上沉积具有局域表面等离子体共振的复合纳米金膜。     

Pt对In2O3纳米线场效应晶体管电学性能的影响

氧化铟纳米线(In2 O3 NWs)因具有合适的禁带宽度、较高的电子迁移率等优异的电学性能,可应用于晶体管、存储器、传感器等而备受关注,成为研究的热点.本实验通过简单易行的化学气相沉积法生长了In2 O3纳米线,结合电子束光刻(EBL)成功制备了In2 O3纳米线场效应晶体管器件(Field effect transistor,FET),利用溅射系统在In2 O3 FET上沉积不同厚度的Pt,研究了Pt纳米颗粒对In2 O3 FET电学性能的影响.利用扫描电子显微镜、X射线衍射及光致发光光谱研究了In2 O3纳米线的形貌、组成及光学性能;利用X射线光电子能谱分析纳米线的元素化学价态和组成.通过分析沉积Pt前后In2O3纳米线FET的电学性能发现,沉积Pt纳米颗粒后场效应晶体管阈值电压(Vth)有向右偏移的趋势,开关比(Ion/Ioff)有所下降,载流子浓度降低,载流子迁移率增大.晶体管阈值电压(Vth)向右偏移可归因于沉积Pt后金属/半导体接触形成电子转移,此外纳米线的表面缺陷可以充当吸附位点,表面缺陷吸附的氧和水分子将捕获来自纳米线的自由电子,导致表面电子消耗,从而使得载流子浓度降低.研究结果表明,Pt金属纳米颗粒对In2 O3纳米线FET的电学性能存在一定的影响.     

一维硅锗纳米复合材料的制备及在场效应晶体管中的应用

一维硅锗纳米复合材料，主要包括硅锗纳米线异质结与纳米管，具有优异的电学、光学等性能，易与现代以硅为基础的微电子工业相兼容，所以在纳米器件等领域得到了广泛重视。总结了一维硅锗纳米复合材料的研究现状和相关的制备方法，重点评述了在纳米场效应晶体管中的应用，并对其研究前景做了展望。     

基于叶酸靶向的银纳米生物材料研究

采用氧化还原法制备出球状银(Ag)纳米颗粒,通过巯基化反应制备出巯基化叶酸,在水性分散剂中通过分子自组装进行银纳米颗粒的叶酸修饰;采用傅里叶变换红外光谱仪对巯基化叶酸及其中间产物进行测试表征,结果表明叶酸已成功被巯基化;通过透射电镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计进行表征,证明巯基叶酸能够成功修饰到银纳米颗粒表面,银颗粒尺寸约50nm,修饰后复合颗粒尺寸约53nm,复合物不但能够发出紫外吸收信号且金属荧光性能增强;基于叶酸本身的荧光性能及叶酸受体的靶向功能,该复合物有望应用于肿瘤细胞检测、纳米生物探针等医用诊断领域。     

L-半胱氨酸法制备银纳米线材料及其电化学性能

为了加快银纳米线材料的合成速度,在制备过程中利用L-半胱氨酸作为反应过程中形成Ag2S胶体的硫源,将合成银纳米线的前驱体硝酸银的浓度提高到了1 mol/L,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪对制备的银纳米线材料进行了表征,利用循环伏安法和电化学阻抗法对银纳米线修饰的铂电极电化学性能进行了研究.结果表明:L-半胱氨酸的引入可以明显降低体系中硝酸的浓度,提高银纳米线的产量,使得银纳米线的合成时间降低到20 min;电化学实验结果表明:制备的银纳米线材料具备良好的电子传递能力、较大的比表面积和较强的电化学性能,利用这些特点有望改善无酶传感器的性能.     

硅熔体中碳化硅熔解与硅晶体中碳化硅生长

工业生产的太阳能电池用多晶硅锭内部常出现碳化硅夹杂,影响太阳能电池的转换效率,特别是严重威胁硅片的切割生产过程。本文研究了硅熔体中碳化硅熔解与硅晶体中碳化硅沉淀生长特性。在熔解实验中发现:即使在碳显著过饱和的情况下,碳化硅仍会熔解在1450℃的硅熔体中,同时熔体中易形核处发生新的碳化硅颗粒析出。在1350℃下进行了硅料中碳化硅沉淀的固相生长实验,结果表明晶体硅中碳化硅沉淀的高温固态生长十分缓慢。这一特性得到理论计算证实,它表明固相生长不可能是多晶硅锭中出现大颗粒碳化硅的原因。     

Tensile strain engineering of Si thin films using porous Si substrates

Highly tensile strained (up to 2.2%) thin monocrystalline silicon (mc-Si) films were fabricated by a simple and low-cost method based on the in-plane expansion of meso-porous silicon (PS) substrates upon low temperature oxidation. To control the film thickness below 100 nm, an original “two wafer” technique was employed during the porosification process. This method enables the fabrication of a 60 nm thick mc-Si films on 250 μm thick meso-porous silicon substrates over areas as large as 2 in. with a surface roughness and cleanliness comparable to that of standard Si wafers. Crack-free 60 nm thick Si films can be strained up to 1.2% by controlled low temperature oxidation of the PS substrate. Structural and strain analysis of the PS/mc-Si structures performed by transmission electron microscopy and micro-Raman scattering spectroscopy are reported.     

晶硅切割废料在碳化硅及其复合材料中的应用进展

光伏产业晶硅切割废料的传统回收工艺复杂且高纯硅的分离难度大、回收率低.而将废料提纯后直接制备碳化硅及其复合材料不仅方法简单、有效避开了硅难于分离的问题,且废料利用充分、制品多样化.从利用废料制备碳化硅粉体、碳化硅致密陶瓷、碳化硅多孔陶瓷、碳化硅/氮化硅复合材料、碳化硅基高温红外发射涂料以及碳化硅颗粒增强合金等方面综述了这一方向的研究进展,并基于该领域存在的一些主要问题,对未来的研究提出了几点建议.     

Study of polymorphous silicon as thermo-sensing film for infrared detectors

In this work we have deposited and characterized pm-Si:H thin films obtained by plasma deposition. Our aim is to use pm-Si:H as thermo-sensing element for infrared (IR) detectors based on un-cooled microbolometers. We have studied the electrical characteristics of pm-Si:H that are figures of merit important for IR detection, as activation energy, thermal coefficient of resistance (TCR), room temperature conductivity (σ_RT) and responsivity under IR radiation. The influence of the substrate temperature (200 °C and 300 °C) on the pm-Si:H characteristics has been also studied. Our results shown that pm-Si:H is an excellent candidate to be used as thermo-sensing film for microbolometers, due to its large activation energy and TCR, with an improved σ_RT.     

太阳能硅薄膜电池的研究进展

阐述了太阳能电池发电原理和硅系太阳能薄膜电池（单晶硅、多晶硅和非晶硅）的结构、基本原理和特点。介绍了硅系太阳能薄膜电池的发展现状,同时对其优缺点进行了比较,并分析了硅系太阳能薄膜电池的发展前景。     

Hot-wire deposition of amorphous and microcrystalline silicon using different gas excitations by a coiled filament

Microcrystalline silicon (μc-Si:H) and amorphous silicon (a-Si:H) films were deposited using a hot-wire CVD (HWCVD) system that employs a coiled filament. Process gasses, H₂ and Si₂H₆, could be directed into the deposition chamber via different gas inlets, either through a coiled filament for efficient dissociation or into the chamber away from the filament, but near the substrates. We found that at low deposition pressure (e.g. 20 mTorr) the structure of the films depends on the way gases are introduced into the hot-wire chamber. However, at higher pressure (e.g. 50 mTorr), Raman measurement shows similar results for films deposited with different gas inlets.     

Fabrication of polycrystalline silicon thin films on glass substrates using fiber laser crystallization

Laser crystallization of amorphous silicon (a-Si), using a fiber laser of λ = 1064 nm wavelength, was investigated. a-Si films with 50 nm thickness deposited on glass were prepared by a plasma enhanced chemical vapor deposition. The infrared fundamental wave (λ = 1064 nm) is not absorbed by amorphous silicon (a-Si) films. Thus, different types of capping layers (a-CeO_x, a-SiN_x, and a-SiO_x) with a desired refractive index, n and thickness, d were deposited on the a-Si surface. Crystallization was a function of laser energy density, and was performed using a fiber laser. The structural properties of the crystallized films were measured via Raman spectra, a scanning electron microscope (SEM), and an atomic force microscope (AFM). The relationship between film transmittance and crystallinity was discussed. As the laser energy density increased from 10-40 W, crystallinity increased from 0-90%. However, the higher laser density adversely affected surface roughness and uniformity of the grain size. We found that favorable crystallization and uniformity could be accomplished at the lower energy density of 30 W with a-SiO_x as the capping layer.     

Properties of reaction bonded silicon nitride obtained from slip cast preforms

Fabrication of silicon preforms of high green density (>1·2 g/cm³) by slip casting of silicon (in aqueous medium) has been studied. The nitridation product consists of 59–85% α-Si₃N₄, 7–22%β-Si₃N₄ and 7–23% Si₂N₂O phase. The amounts of un-nitrided silicon were negligible. The microstructure is either granular or consists of needle-like grains (α-Si₃N₄) and whiskers deposited in the large pores. MOR values of the specimens are almost constant up to 1000°C or 1400°C or show slight increase up to 1000°C or 1200°C. In some cases a little dip around 1200°C, then a sharp increase in MOR up to 1400°C was observed.K _ic values are almost constant up to 1000°C, and thereafter increase sharply. Pore size distribution, existence of Si₂N₂O phase and oxidation of RBSN at high temperatures have been considered for the explanation of the observed behaviour.     

多孔硅外延层转移制备SOI材料的研究

用多孔硅外延层转移的方法成功地制备出了SOI材料，卢瑟福背散射／沟道谱（RBS／C）和扩展电阻（SPR）的结果表明获得的SOI材料上层硅具有很好的单晶质量，电阻率分布均匀，上层硅与氧化硅埋层界面陡直。对制备多孔硅的衬底材料也作了研究，结果表明P型重掺杂的硅衬底在暗场下阳极氧化后仍保持很好的单晶性能，用超高真空电子束蒸发方法能外延出质量很好的单晶硅，并且，在一定浓度的HF／H2O2溶液中具有较高的腐蚀选择率，保证了上层硅厚度的均匀性。