肖奇編著的《納米半導體材料與器件》力求以*新的內容全面繫統闡述納米半導體的特殊性能及其在信息（納米光電子、納米電子學）、能源、環境、傳感器技術以及生物技術領域中的應用。本書是作者根據**外有關科研成果和作者自身的科研成果編寫而成。從材料學角度力求反映當前**上納米半導體材料與器件研究的*新成果。
本書可作為大專院校材料科學與工程、凝聚態物理、微電子學與固體電子學等相關專業的本科生、研究生教學參考書，也可供從事納米半導體教學、科研、開發的研究人員和工程技術人員參考。

納米半導體具有常規半導體無法媲美的奇異特性 和非凡的特殊功能，在信息、能源、環境、傳感器、 生物等諸多領域具有空前的應用前景，成為新興納米 產業，如納米信息產業、納米環保產業、納米能源產 業、納米傳感器以及納米生物技術產業等高速發展的 源泉與動力。 肖奇編著的《納米半導體材料與器件》力求以最 新內容，全面、繫統闡述納米半導體特殊性能及其在 信息（納米光電子、納米電子學）、能源、環境、傳 感器技術以及生物技術領域中的應用，反映當前納米 半導體材料與器件研究國際上最新成果與技術。 《納米半導體材料與器件》可作為廣大材料科學 與工程、凝聚態物理、微電子學與固體電子學等相關 專業的本科生、研究生教學參考書，也可供從事納米 半導體科研、開發、教學的研究人員和工程技術人員 使用和參考。

第1章 緒論/ 1
1.1 納米半導體材料的定義1
1.2 納米半導體材料的基本特性1
1.2.1 量子尺寸效應2
1.2.2 小尺寸效應2
1.2.3 表面與界面效應3
1.2. 4量子隧穿效應4
1.2.5 庫侖阻塞效應4
1.2.6 量子干涉效應5
1.2.7 二維電子氣和量子霍耳效應5
1.3 納米半導體材料的特殊性質6
1.3.1 光學特性6
1.3.2 光催化特性7
1.3.3 光電轉換特性8
1.3.4 電學特性8
1.3.5 表面活性與敏感特性9
1.4 納米半導體技術對各個領域的影響9
1.4.1 納米電子學與納米半導體電子器件9
1.4.2 納米半導體光電子器件10
1.4.3 納米能源技術12
1.4.4 環境納米技術13
1.4.5 納米傳感技術14
1.4.6 納米生物技術14
參考文獻15
第2章 低維納米半導體激光器材料與器件/ 16
2.1 半導體激光器發展的簡要回顧16
2.1.1 三維同質、異質結構的半導體激光器16
2.1.2 二維量子阱結構的半導體激光器17
2.1.3 一維量子線、零維量子點半導體激光器18
2.2 半導體激光器基礎18
2.2.1 態密度和量子限制效應18
2.2.2 光吸收、聯合態密度、準費米能級和粒子數分布反轉18
2.2.3 載流子和光波的限制19
2.2.4 激光閾值條件20
2.2.5 半導體激光器主要性能參數及其表征20
2.3 紫外至可見光量子阱激光器材料20
2.3.1 GaN基激光器材料與器件21
2.3.2 AlGaInP紅光激光器材料與器件27
2.4 近紅外波段量子阱激光器材料27
2.4.1 短波長AlGaAs/GaAs激光器材料27
2.4.2 長波長InP基激光器材料28
2.4.3 980nm InGaAs/GaAs應變量子阱激光器材料28
2.5 2～3μm中紅外波段量子阱激光器材料29
2.5.1 GaInAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器材料29
2.5.2 InGaAs/InGaAsP應變量子阱激光器材料29
2.6 中遠紅外量子級聯激光器材料29
2.6.1 量子級聯激光器的發展現狀與趨勢29
2.6.2 量子級聯激光器的工作原理32
2.6.3 量子級聯激光器的結構與特性38
2.7 紫外波段氧化鋅量子線陣列激光器45
2.7.1 納米氧化鋅激子發光理論46
2.7.2 氧化鋅量子線陣列的外延生長46
2.7.3 氧化鋅量子線陣列的激光發射49
參考文獻52
第3章 納米電子材料和器件/ 57
3.1 從微電子學到納米電子學57
3.1.1 微電子器件發展的摩爾定律57
3.1.2 納米電子學的誕生58
3.1.3 納米電子學的研究基礎59
3.2 納米電子材料和器件61
3.2.1 納米電子材料及其應用61
3.2.2 電子器件的發展61
3.2.3 納米電子器件及其研究內容62
3.3 納米硅基CMOS器件63
3.3.1 硅基MOS集成電路技術步入納米尺度63
3.3.2 納米CMOS器件面臨的挑戰63
3.3.3 納米硅基CMOS器件結構64
3.3.4 納米體硅CMOS器件工藝68
3.3.5 納米體硅CMOS器件的量子效應70
3.3.6 新型CMOS器件及其集成技術71
3.4 固態納米電子器件74
3.4.1 量子電子器件的基本類型及其特征74
3.4.2 共振隧穿器件74
3.4.3 單電子器件78
3.4.4 碳納米管互連及其場效應晶體管83
參考文獻95
第4章 納米半導體氣敏傳感器/ 99
4.1 半導體氣敏傳感器分類99
4.1.1 氣敏傳感器的應用與分類99
4.1.2 半導體氣敏傳感器的分類99
4.2 半導體氣敏傳感器的結構和工作原理100
4.2.1 半導體氣敏傳感器的結構100
4.2.2 半導體氣敏傳感器的工作原理101
4.3 納米SnO2薄膜氣敏傳感器101
4.3.1 納米SnO2薄膜氣敏傳感器102
4.3.2 摻雜納米SnO2薄膜氣敏傳感器103
4.3.3 多組分氧化物復合的納米SnO2薄膜氣敏傳感器106
4.4 新型納米半導體氣敏材料與傳感器106
4.4.1 納米In2O3氣敏傳感器106
4.4.2 納米NiO氣敏傳感器109
4.4.3 納米ZnO氣敏傳感器110
4.4.4 納米TiO2氣敏傳感器117
4.4.5 尖晶石型鐵酸鹽（MFe2O4）納米材料氣敏傳感器119
4.4.6 納米銅氧化物氣敏傳感器121
4.4.7 納米WO3氣敏傳感器124
4.4.8 納米ZnS氣敏傳感器128
參考文獻130
第5章 基於半導體納米材料的染料敏化太陽能電池/ 134
5.1 染料敏化太陽能電池概況134
5.1.1 太陽能電池的發展現狀與新方向134
5.1.2 染料敏化太陽能電池特點及產業化前景135
5.2 染料敏化太陽能電池的結構組成136
5.2.1 納米結構的光陽極136
5.2.2 電解質體繫137
5.2.3 染料敏化劑137
5.2.4 對電極137
5.3 染料敏化太陽能電池的工作原理137
5.3.1 半導體-溶液界面137
5.3.2 染料敏化半導體表面以及光誘導電荷分離138
5.3.3 染料敏化太陽能電池工作原理139
5.4 基於TiO2納米結構光陽極的染料敏化太陽能電池141
5.4.1 染料敏化TiO2太陽能電池的發展概況141
5.4.2 多孔TiO2納米晶薄膜DSC141
5.4.3 一維TiO2納米結構染料敏化太陽能電池142
5.4.4 TiO2核殼納米結構DSC153
5.4.5 TiO2量子點敏化納米結構DSC155
5.5 基於ZnO納米結構光陽極的染料敏化太陽能電池163
5.5.1 染料敏化ZnO太陽能電池的發展歷史163
5.5.2 ZnO納米晶粒薄膜DSC163
5.5.3 ZnO納米線DSC164
參考文獻171
第6章 納米半導體光催化材料與光催化技術/ 175
6.1 光催化技術應用175
6.1.1 光催化在環境治理方面的應用175
6.1.2 光催化分解水制氫175
6.1.3 光催化抗菌176
6.1.4 光催化提取貴金屬176
6.1.5 光催化化學合成176
6.2 納米半導體光催化的基本原理177
6.2.1 帶隙激發177
6.2.2 去活化過程178
6.2.3 半導體光催化反應機理179
6.2.4 反應過程動力學180
6.3 TiO2微納米空心球181
6.3.1 模板法制備中空TiO2微球181
6.3.2 在離子液體中制備TiO2空心球191
6.3.3 利用Ostwald生長機理制備TiO2空心球192
6.4 TiO2介孔材料194
6.4.1 溶膠-凝膠法制備介孔TiO2納米材料194
6.4.2 超聲水解法制備介孔TiO2納米材料196
6.4.3 水熱法制備介孔TiO2納米材料197
6.4.4 蒸發誘導自組裝法制備介孔TiO2納米材料201
6.5 分級納米結構半導體光催化材料207
6.5.1 分級結構鎢酸鉍納米材料207
6.5.2 鈦酸鉍鈉分級結構納米材料211
6.5.3 金屬硫化物固溶體納米棒自組裝的分級納米結構光催化材料212
參考文獻213
第7章 熒光量子點納米探針及其在生物醫學領域的應用/ 216
7.1 生物標記技術216
7.1.1 生物標記和標記物216
7.1.2 免疫生物標記217
7.1.3 納米粒子和生物標記217
7.2 量子點熒光納米探針的構建218
7.2.1 熒光量子點的基本特性218
7.2.2 熒光量子點的合成220
7.2.3 熒光量子點的表面修飾230
7.3 量子點在生物醫學領域的應用245
7.3.1 量子點應用於細胞成像及活細胞動態過程的實時示蹤245
7.3.2 量子點應用於活體動物標記成像246
7.3.3 量子點在微生物檢測中的應用249
7.3.4 量子點在生物大分子相互作用及相互識別中的應用250
參考文獻251