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用于能源的纳米线：综述
摘要： 半导体纳米线（NWs）代表了一类新型材料，标志着从传统二维体薄膜向三维器件的转变。与薄膜技术不同，纳米线中的晶格失配应变可通过其自由表面弹性释放而无需位错参与。这一特性可用于生长独特异质结构，并能直接在硅等廉价衬底（而非晶格匹配但成本更高的III-V族衬底）上制备III-V族纳米线。结合量子限域和光捕获等其他独特性质，纳米线在提升性能、拓展功能及降低成本方面，展现出对新一代光电器件的巨大应用潜力。 纳米线的众多应用之一是能量转换。本综述将重点阐述III-V族材料纳米线在光伏、热电及贝塔伏特（分别实现太阳能、热能和核能向电能的直接转化）领域的应用。通过摒弃体半导体薄膜或晶圆，基于硅衬底生长的III-V族纳米线光伏电池既能提升效率，又可利用更廉价的材料、更大的晶圆尺寸以及成熟硅产业带来的规模经济优势。 热电效应通过塞贝克效应将热能转化为电能。纳米线凭借表面声子背散射降低热导率（j），为提升热电器件优值系数（ZT）提供了可能。足够细的纳米线中量子限域效应还能通过改变电子态密度来提高塞贝克系数。文中探讨了包括太阳能热电器件在内的III-V族纳米线热电应用前景。 最后，贝塔伏特是指放射性源在半导体中直接产生电能的过程，其原理类似于将光子能量转化为电能的光伏效应。但贝塔伏特通过碰撞电离使高能电子（β粒子）而非光子，在半导体中产生电子-空穴对。纳米线通过用半导体材料近乎完全包裹放射性同位素，可显著提升β粒子捕获效率。鉴于材料与制造成本高昂、放射性物质用量受法规限制，以及开拓高功率需求新应用的需求，提升效率对贝塔伏特器件设计至关重要。
关键词： 光伏技术、光捕获、纳米线、量子限制效应、热电材料、晶格失配、β伏特电池、III-V族材料、半导体、能量转换
更新于2025-09-09 09:28:46
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掺铕单根氧化锌纳米线内壳层跃迁的电致发光
摘要： 可调谐纳米级发光体是实现未来多功能光电子纳米器件的关键。本研究展示了一种通过植入铕离子的单根氧化锌纳米线实现红色电致发光的方法。在室温下施加交流电压时，电致发光主要从氧化锌纳米线的端面发射。相应的电致发光光谱源自铕离子的壳层内辐射跃迁，而未检测到来自氧化锌近带边或深能级发射的贡献。电致发光总强度与纳米线长度呈线性正比关系，但与基于纳米线器件的其他形貌参数（如直径）无明确关联。此外，我们提出该电致发光的激发机制源于氧化锌纳米线中热电子对铕离子的直接碰撞激发。
关键词： 电致发光、氧化锌（ZnO）、铕（Eu）、纳米线、稀土元素、离子束掺杂
更新于2025-09-09 09:28:46
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GaAs/GaAsSb/GaAs同轴单量子阱纳米线中准II型结构的光学特性
摘要： 基于砷化镓锑（GaAsSb）的量子阱因其优异的波长可调谐性，在光电器件中具有重要作用。当尺寸减小时，量子限制效应会产生，纳米线中的量子阱会展现出许多有趣特性?；贕aAsSb的量子阱纳米线是当前研究热点，但单量子阱纳米线中准II型结构特性却鲜有研究。本文生长了GaAs/GaAs0.92Sb0.08/GaAs同轴单量子阱纳米线，并探讨其功率依赖与温度依赖的光致发光特性。研究发现，由于导带带阶较小，纳米线中同时存在类I型和类II型发射。当电子通过碰撞或周围环境获得足够热能时，会越过势垒扩散至GaAs导带，从而产生类II型复合。这些结果揭示了纳米线中准II型量子阱的光学特性，为未来纳米尺度量子阱器件的发展奠定基础。
关键词： 砷化镓锑，准II型结构，光致发光，量子阱，纳米线
更新于2025-09-09 09:28:46
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单根ZnSe纳米线场效应晶体管中输运特性的增强
摘要： 宽禁带半导体是下一代光电器件（包括可调谐发射器和探测器）的绝佳候选材料?；赯nSe纳米线的器件在蓝光发射应用中展现出巨大潜力，因其易于制备且重复性良好。然而，其应用受限于阻碍光电器件性能的深能级缺陷态。本研究主要目标是展示ZnSe纳米线器件在富锌气氛中进行生长后退火处理后的性能提升。我们采用低温光致发光光谱确定主要复合机制及相关缺陷态，随后表征了由原位生长纳米线和锌退火纳米线制备的ZnSe纳米线场效应晶体管的电学特性，测得退火处理后电导率和迁移率均获得数量级提升。研究表明退火处理降低了锌空位浓度——这些空位正是导致原位生长纳米线出现强补偿效应和高散射的主要原因。
关键词： 电阻率，II-VI族半导体，晶体缺陷，载流子输运，光致发光，载流子迁移率，纳米线
更新于2025-09-09 09:28:46
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《生物电子学手册（电子器件与生物系统的直接接口）》|| CMOS纳米线生物传感系统
摘要： 降低医疗成本并提高其可及性是当今社会的关键需求。微型电子传感器是改善医疗服务和降低医疗诊断成本的一种可行途径。它们体积小、便于携带，可集成到个性化诊断工具和急救护理中。此外，更快、更小、更高效的传感器能对化学和生物安全产生重大影响。
关键词： 生物传感、互补金属氧化物半导体、纳米线、诊断学、医疗保健
更新于2025-09-04 15:30:14
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一种简便的绿色方法合成具有可见光光催化性能的硒纳米线
摘要： 本工作通过简单的50°C一步溶剂热法合成了高纯度三角硒(t-Se)纳米线。以甲醛次硫酸氢钠(SFS)作为还原剂。据我们所知，这是首次将SFS用作硒纳米结构合成的还原剂。该方法在较低温度、较短反应时间且无需复杂设备的条件下获得了硒纳米线。研究了反应时长、温度及表面活性剂用量等实验参数。所制备的硒纳米线直径约100-200纳米，长度可达10微米。提出了"固-液-固"生长机制。在H2O2存在下，硒纳米线表现出良好的催化性能，3.0小时内亚甲基蓝(MB)降解率超过99%。研究结果表明该硒纳米线在光降解领域具有应用前景。
关键词： 合成、光催化性能、硒、纳米线
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用聚合物支撑的硅纳米线矩阵对心脏细胞进行光学刺激
摘要： 电子起搏器可治疗心脏电传导障碍，但其具有侵入性、体积庞大且会增加组织-设备界面感染发生率。因此，研究人员致力于寻找更具生物相容性的心脏起搏或再同步方法，如飞秒红外光脉冲、光遗传学技术以及集成金属电极的聚合物心脏补片。本研究开发了一种用于心脏细胞和组织光学调控的生物相容性非基因学方法。实验证明，聚合物-硅纳米线复合网可将快速移动的低辐射光学输入转化为目标心肌细胞的刺激信号。该方法能刺激培养的心肌细胞或离体心脏以更高目标频率搏动。
关键词： 硅、调制、心脏、纳米线、光学
更新于2025-09-04 15:30:14
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垂直GaN纳米线静电感应晶体管的提案与实现
摘要： 首次提出并实现了用于微显示的垂直氮化镓（GaN）纳米线静电感应晶体管（SIT）。采用自上而下的干法刻蚀工艺制备出高度约1.5微米、直径约350纳米的GaN纳米线，随后通过全包围栅极设计的SIT制造工艺（该设计具有更优的栅极控制优势，同时减少表面积占用以实现更好的尺寸缩减与集成度），仅需较低电压即可控制源极到漏极的垂直电流。测得导通电流与截止电流比（Ion/Ioff）为2×10^6，较先前报道的GaN鳍式SIT提升约900倍。这些结果表明：利用通常作为发光二极管（LED）模板层的未掺杂GaN制成的垂直纳米线SIT，将为微显示技术带来新型集成方案所需的电压控制元件及创新机遇。
关键词： 垂直器件、纳米线、静电感应晶体管、肖特基栅极、氮化镓
更新于2025-09-04 15:30:14
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磷化镓纳米线β伏特电池器件
摘要： 据报道，一种贝塔伏特器件通过磷化镓纳米线阵列中的碰撞电离作用，直接将镍-63放射性同位素的贝塔射线能量转化为电能。该磷化镓纳米线采用自辅助气液固方法，通过分子束外延技术在硅衬底上周期性生长。通过在最大贝塔射程量级范围内生长具有高堆积密度和较长长度的磷化镓纳米线，该器件能利用廉价硅衬底高效捕获贝塔粒子并实现高能量转换效率。蒙特卡洛模拟预测的贝塔伏特效率与实验结果相符。这种纳米线贝塔伏特器件可作为移动电子设备、植入式医疗装置及无线传感器网络等纳/微系统的电源。
关键词： 贝塔伏特电池，纳米线，磷化镓
更新于2025-09-04 15:30:14
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硼反位缺陷对分子束外延生长GaAs纳米线电学性能的影响
摘要： 纳米线为硅基III-V族异质材料集成提供了平台。BxGa1-xAs是应变应用中具有潜力的材料，但尚未以纳米线形式开展研究。通过直流IV测量探究了硼在砷化镓纳米线中的掺杂情况。透射电镜分析发现纳米线边缘存在高浓度硼聚集，表明生长过程中存在表面偏析现象。在硼通量下生长的纳米线与p型金属（如Au/Zn/Au或Cr/Au）形成欧姆接触且接触电阻较低。背栅测量证实此类纳米线呈现p型导电特性，说明硼掺入反位缺陷后作为双电荷受主发挥作用。这为在砷化镓基纳米线异质结构中引入p型掺杂层并形成欧姆接触提供了新途径。
关键词： 硼掺杂，B:GaAs，纳米线，分子束外延
更新于2025-09-04 15:30:14