34、III族氮化物纳米材料：生长与特性

III族氮化物纳米材料：生长与特性

1. 引言

近年来，纳米结构半导体，特别是一维纳米结构（如纳米线和纳米管），因其与块状半导体不同的独特性能而备受关注。半导体纳米结构可通过调整其尺寸来调节电学、光学、磁学和热电性能。此外，纳米结构在传感应用中极具吸引力，其性能高度依赖于表面吸附的化学物质，可用于制造医疗、环境或安检用途的传感器。

纳米结构的制造方法多种多样，大致可分为溶液相法和气相法，这两种方法都可以使用模板导向。对于气相法，模板通常是具有规则通道的图案化或多孔基板；而溶液相模板导向合成通常涉及使用软模板，通过合适的化学反应促进纳米结构的形成。

溶液相法常用于制造纳米晶体或纳米棒（较少用于纳米管和纳米线），气相法则通常用于制造更复杂的形态。虽然溶液法成本较低，但实现所需形态往往需要通过反复试验来选择封端剂。此外，溶液法仅对少数材料（如ZnO）能实现纳米结构牢固附着在基板上，对于其他材料，溶液法通常会产生独立的纳米结构，不利于直接应用于器件制造。因此，气相生长方法，如化学气相沉积（CVD）、金属有机气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）、激光烧蚀、溅射和蒸发等，得到了广泛研究。

无论采用何种方法产生反应物的气相，都可识别出三种主要的生长机制：气 - 液 - 固（VLS）、自催化VLS和气 - 固（VS）机制。在VLS机制中，纳米结构从金属催化剂和目标材料的液态合金中生长。通过VLS方法生长的纳米线直径通常由催化剂颗粒的大小决定。自催化VLS方法的优点是避免了金属催化剂对纳米结构的可能污染，在这种机制中，液滴可由目标材料的分解形成。而VS生长机制是指在没有金属催化剂且无自催化VLS生长迹象的情况下，由气相反应物形成纳米结构。到目前为止，已经为氮化物纳米结构