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1.1　硅纳米线概述1

1.2　硅纳米线的制备1

第1章 绪论1

1.2.1　激光烧蚀法制备硅纳米线2

1.2.2　化学气相沉积法2

1.2.3　热气相沉积法2

1.2.4　溶液法3

1.2.5　模板法制备一维硅材料3

1.2.6　硅衬底直接生长法5

1.2.7　水热法制备硅纳米线5

1.2.8　电子束平版印刷术制备硅纳米线5

1.3.2　硅纳米线电子传输特性6

1.3　硅纳米线物理特性6

1.3.1　硅纳米线场发射特性6

1.3.3　硅纳米线光学性能7

1.3.4　硅纳米线磁学性能7

1.3.5　硅纳米线热传导性能7

1.4　硅纳米线应用的前期处理8

1.4.1　减少晶体缺陷处理8

1.4.2　分散以及除去表面氧化层处理8

1.4.3　表面金属离子处理9

1.5.3　拉曼光谱10

1.5.2　X射线光电子能谱10

1.5.1 电镜表征10

1.5　硅纳米线的表征10

1.5.4　近边X射线吸收精细结构光谱11

1.6　硅纳米线的应用及展望11

1.6.1　场效应晶体管12

1.6.2　单电子探测器12

1.6.3　单电子存储元件12

1.7　硅纳米管的制备及应用前景13

1.7.1　硅纳米管的制备13

1.7.2　硅纳米管的应用前景14

参考文献15

2.1　硅纳米线的制备20

第2章　硅纳米线／管的制备20

2.1.1　激光烧蚀法21

2.1.2　化学气相沉积法26

2.1.3　热气相沉积法28

2.1.4　溶液法31

2.1.5　其他方法33

2.2　生长条件对硅纳米线的影响35

2.2.1 不同载气35

2.2.2　不同的原材料37

2.2.3　靶的表面形态40

2.3　硅纳米管制备的理论预测42

2.4　硅纳米管制备的实验实现46

2.4.1　模板法46

2.4.2　水热法48

2.4.3　其他方法制备硅纳米管53

参考文献56

第3章　硅纳米线／管的表征方法60

3.1　硅纳米线／管的表征60

3.1.1　形貌、成分及结构表征60

3.1.2　能谱分析66

3.1.3 电学及光谱学分析67

3.1.4　其他表征方法70

3.2　硅纳米线／管的形貌71

3.2.1　本征硅纳米线的形貌71

3.2.2　掺杂硅纳米线的形貌74

3.2.3　硅纳米管的形貌75

3.3　硅纳米线的拉曼光谱78

3.3.1　实验数据与讨论78

3.3.2　拉曼峰线形分析79

3.3.3　新拉曼峰的出现85

参考文献85

4.1　同步辐射原理90

4.1.1　同步辐射介绍90

第4章　硅纳米线／管的同步辐射研究90

4.1.2　X射线吸收精细结构（XAFS）光谱93

4.1.3　MCD98

4.1.4　角分辨X射线吸收谱99

4.2　研究纳米材料99

4.2.1　从研究碳纳米线／管开始99

4.2.2　X射线吸收谱纳米线／管取向研究101

4.2.3　X射线吸收谱纳米线／管的缺陷、旋度研究102

4.3　同步辐射研究硅纳米线／管103

4.3.1　硅纳米线的研究104

4.3.3　X射线吸收谱纳米线／管电子结构研究106

4.3.2　可推延至硅纳米管的研究106

4.3.4　X射线吸收谱研究纳米线／管的光电性能107

4.3.5　储氢机理的研究114

参考文献118

第5章　硅纳米线的氧化物辅助生长机理122

5.1 引言122

5.2　硅纳米线的金属VLS催化生长机理123

5.3　硅纳米线的氧化物辅助生长机理124

5.4　氧化物辅助生长机理制备其他一维纳米材料128

5.4.1　氧化物辅助生长机理制备锗纳米线129

5.4.2　氧化物辅助生长机理制备二氧化锗纳米线133

参考文献136

6.1.1　磷掺杂硅纳米线140

第6章 硅纳米线的掺杂与金属化140

6.1　掺杂硅纳米线的种类140

6.1.2　硼掺杂硅纳米链141

6.1.3　锂掺杂硅纳米线142

6.2　硅纳米线的掺杂工艺142

6.3　掺杂硅纳米线的检测143

6.3.1　拉曼光谱143

6.3.2　近边X射线吸收精细结构光谱146

6.3.3　X射线光电子能谱147

6.3.4 I-V测量147

6.4.1　硅化镍纳米线及异质结的合成149

6.4　硅纳米线的金属化149

6.4.2　硅化镍纳米线及异质结的表征150

6.4.3　硅化镍纳米线及异质结的电学特性155

6.4.4　硅化镍纳米线的巨磁电阻研究157

6.4.5　其他硅化物纳米线158

参考文献163

第7章　硅纳米线／管的性能167

7.1　硅纳米线的电学特性167

7.1.1　载流子浓度与迁移率167

7.1.2　场发射特性168

7.1.3　电子输运特性170

7.2　硅纳米线光学特性173

7.2.1　硅纳米线的PL特性174

7.2.2　掺杂硅纳米线177

7.2.3　硅纳米线阵列178

7.3　硅纳米线的光电特性179

7.3.1　磷掺杂硅纳米线的光电特性180

7.3.2　硼掺杂硅纳米链的光电特性180

7.4　硅纳米管的性能182

7.4.1　硅纳米管的光学特性182

7.4.2　硅纳米管性能的理论研究183

参考文献190

8.1　多孔硅概述195

第8章　硅纳米线与多孔硅195

8.2　多孔硅的制备方法197

8.2.1　阳极腐蚀法197

8.2.2　染色腐蚀法198

8.2.3　火花放电法198

8.2.4　水热腐蚀法199

8.3　多孔硅的形成机理199

8.3.1　Beale耗尽模型200

8.3.2　扩散限制模型200

8.3.3　量子限制模型200

8.4.1　多孔硅的光致发光特性202

8.4　多孔硅的光致发光202

8.4.2　多孔硅的光致发光机理204

8.5　无酸水热法多孔硅与电化学阳极氧化法多孔硅的比较206

8.5.1　前言206

8.5.2　无酸水热法制备多孔硅206

8.5.3 电化学阳极氧化法制备多孔硅208

8.5.4　无酸水热法多孔硅与电化学阳极氧化法多孔硅的形貌比较209

8.5.5　无酸水热法多孔硅与电化学阳极氧化法多孔硅的拉曼光谱比较210

8.5.6　无酸水热法多孔硅与电化学阳极氧化法多孔硅的光致发光比较211

8.6.1　前言212

8.6　多孔硅作为制备硅纳米线的模板212

8.6.2　试验部分213

8.6.3　试验结果213

8.6.4　模板法硅纳米线生长机理分析216

参考文献218

第9章　硅纳米线／管的应用221

9.1　硅纳米线的表面改性221

9.1.1　金属纳米粒子改性221

9.1.2　硅纳米线表面有机物改性225

9.1.3　硅纳米线表面生物改性226

9.2　硅纳米线应用的前期处理及准备工序227

9.2.1　减少晶体缺陷处理227

9.2.2　分散以及除去表面氧化层处理229

9.3　硅纳米线纳米电子器件的制备230

9.3.1　电子束蚀刻231

9.3.2　反应性离子蚀刻231

9.3.3　金属有机物化学气相沉积232

9.4　各种硅纳米线纳米电子器件232

9.4.1　场效应晶体管232

9.4.2　单电子探测器233

9.4.3　单电子存储元件233

9.4.4　双方向电子泵234

9.4.5　双重门电路235

9.4.7　合成其他纳米材料的模板236

9.4.6　硅纳米线阵列236

9.4.8　其他半导体纳米器件237

9.5　硅纳米线传感器的应用237

9.5.1　硅纳米线传感器检测气体238

9.5.2　硅纳米线传感器检测pH值及Ca2+239

9.6　硅纳米管的应用前景241

9.6.1 晶体管等纳米电子器件241

9.6.2　纳米光电器件242

9.6.3 自旋电子和纳米尺寸磁性器件242

9.6.4　场发射显示屏等场发射器件242

9.6.5　其他应用243

参考文献243