汪鑫海， 罗祥燕， 谢 泉

(贵州大学 大数据与信息工程学院 新型光电子材料与技术研究所， 贵阳 550025)

1 引 言

1991年伊始，日本电镜专家Lijima 博士[1]在高分辨电镜下发现了碳纳米管的存在，故世界各地的研究人员对一维纳米材料展现出了很大的研究兴趣. 而其中之一的硅纳米管潜在的优异的力学、电子结构、光学等性质赋予了它广泛的运用前景，被预测为是下一代纳米电子器件的重要组成材料. 硅相比于处于同一族元素碳，两者s轨道和p轨道上的电子能级差分别为 ΔE=E3p-E3s= 5. 66 eV， ΔE=E2p-E2s=10. 60 eV[2，3]. 故激化硅p轨道上的电子相比碳容易，可一次激发三个电子. 并且硅原子由于原子半径相较于碳较大导致原子间距较大，故硅的Π键结合能力远小于碳，综上Si不像C那样可以形成稳定的sp，sp2杂化轨道，其最外层价电子趋近于sp3杂化，所以无法形成较为稳定的石墨烯单层结构. 但是计算证明只要给予了足够的能量，硅同样可以形成单层的石墨烯结构并相对于碳层由于其成管能量更低所以更容易卷曲成管. Zhang证明了扶手椅型硅纳米管更容易形成[4]. 正因如此很多人质疑硅纳米管是否存在，而Jeong等学者在2002年成功以金为催化剂，纳米沟道氧化铝为模版通过气相沉积硅原子制得了合成硅纳米管，至此制备纳米管的方法层出不穷[5-7]. 而且，硅作为现代电子工业主要的半导体原料，且目前硅工业制备工艺相对成熟，硅纳米材料容易与其兼容，因此硅纳米管在新功能材料领域中具有更广泛的……