液态金属浮力下硅纳米管和纳米线的大量制备、生长机理及相关物性研究

硅是现代电子工业中广泛应用的重要半导体材料，硅纳米管和纳米线作为硅的特殊形式，表现出许多不同寻常的物理特性，具有广泛的应用前景。本课题提出了一种大量制备硅纳米管和纳米线的新方法。该方法以四氯化硅等作硅源，以钠、铋、锡、锌等金属作为还原剂及溶剂，在其熔点以上，利用液态金属的浮力作用，诱发硅纳米管和纳米线在金属溶剂中自下而上的自组装。但目前关于该方法制备硅纳米管和纳米线的优化工艺参数、生长机理及相关物理性能尚不清楚，有待更加深入的探索和研究。本课题将采用不同的大密度、低熔点金属作为溶剂，选择适当的反应物及配比，设计合适的反应温度、反应时间，探索合成产率大、纯度高、重复性好、成本低廉的硅纳米管、纳米线及不同比例二者混合体的优化工艺路线，研究不同金属浮力对其制备、形态、结构的影响，建立合理的生长模型，探讨浮力作用下硅纳米管和纳米线的新的生长机理，从而实现可控生长，并对其制备技术进行指导和预测。