[00137930]界面限域反应法制备准一维光电功能材料的研究

准一维半导体材料由于具有载流子定向输运特性和在器件构造中的可操控性,已成为构筑纳米光电器件的理想结构基元。1998年以来,有关准一维半导体材料的制备方法、本征性质及其器件等方面研究得到了迅速发展。但 该研究方向在本研究开始时仅少数几例通过模板合成方法获得有序纳米线阵列的报道,且存在如下未解决问题：（1）高结晶度、甚至单晶的半导体纳米线阵列的制备; （2）半导体纳米线阵列的能带调控; （3）制备无机纳米管阵列; （4）如何避免模板去除后阵列坍塌问题; （5）非模板合成方法; （6）基于阵列结构的器件研究。针对上述问题,我们发展了一系列基于界面限域反应的准一维光电功能纳米材料的制备方法,取得了诸多国际公认的研究成果,解决了该领域中的一些关键科学问题,推动了相关领域的发展。主要研究成果如下： 1)建立了基于阳极氧化铝模板的纳米线阵列的多种电化学沉积方法。采用模板辅助非水体系直流电化学沉积方法制备出一系列高结晶度、直径分布窄、取向一致的I-VI族、II-VI族化合物半导体纳米线阵列;通过组成调控实现了对半导体纳米线能带结构的连续调变;利用超临界干燥技术,在导电金属基底上获得不坍塌、自支撑的有序半导体纳米线阵列;采用模板辅助电化学诱导化学沉积方法,制备出单晶的CdS及TiO2纳米线阵列。 2)建立了通过界面反应制备无机纳米管及其阵列的方法。发展了一种控制制备有序孔半导体纳米材料的界面反应新方法;建立了一种多步模板复型制备无机纳米管阵列的新方法。 3)发展了基于界面限域反应的准一维半导体纳米材料的多种制备方法。利用无机离子的界面限域效应,通过直接电化学沉积方法制备出形貌可控的氧化物半导体纳米结构薄膜,并实现了ZnO片-棒、棒-棒、锥-锥的分层次组装;利用氢氧根负离子对TiO2（001）晶面生长的限域效应,首次制备出暴露大量高活性{100}面的四方柱状锐钛矿相的TiO2纳米棒;发展了一种两步阳极氧化方法,制备出大面积不弯曲、自支撑、晶化的锐钛矿相TiO2纳米管阵列薄膜。 本项目至2013年8月共发表SCI论文100篇,总他引超过3300余次,10篇代表作SCI他引超过1300余次,单篇论文他引最高322次。上述工作曾被作为典型例子广泛引用,也因此应邀为包括第一本半导体纳米线专著及首次编辑的纳米科学与技术百科全书在内的四部英文专著撰写综述文章。