研究进展：一维功能纳米材料

一维功能纳米材料的种类很多，不同的纳米材料具有的性能也不同。有些纳米材料在一定的极小尺寸范围内具有传统材料所不具备的奇异功能，如光、磁、电、声学、催化和量子限制效应等。功能纳米材料学研究的巨大进展为纳米电子学、纳米机械学等学科研究的开展提供了可能，并奠定了基础。

1.电学性能研究

1）纳米材料对导电性的影响

对于同一种材料而言，当其粒径达到纳米级时，其电阻、电阻温度系数都会发生明显变化。例如银的体材料是导电性能优良的金属导体，但是10～15 nm大小的银纳米粒子的电阻会突然升高，失去金属的特征；对于典型的绝缘体氮化硅、二氧化硅等，当其颗粒尺寸小到15～20 nm 时，电阻值却大幅度降低，使它们具有优异的导电性能。

2）纳米材料的介电限域效应

随着纳米颗粒粒径的不断减小和比表面积不断增加，纳米材料表面状态的改变将会引起性质的显著变化。例如，当在半导体纳米材料表面修饰一层某种介电常数较小的介质时，相对裸露于半导体纳米材料周围的其他介质而言，被包覆的纳米材料中电荷载体的电力线更易穿过这层包覆膜，从而导致它比裸露纳米材料的光学性质发生较大的变化，这就是介电限域效应。Piryatinski等研究了Ⅱ型核/壳型半导体纳米晶的激子-激子相互作用能的量子与介电限域效应（图4.4）。量子与介质隔离两者的共同作用可以导致强烈的激子-激子巨大的相互排斥能。这种具有强相互作用的双激子态纳米材料的潜在应用领域，包括激光、非线性光学和量子信息等方面。

图4.4　Ⅱ型核/壳型半导体纳米晶的介电限域效应

3）纳米材料的介电性

使用纳米材料将会大大降低电容器的尺寸，而且纳米电容材料的高介电性可以使电容在总体尺寸缩小的情况下保持高容量。1995年，美国已经用纳米钛酸钡和纳米钛酸钕研制出纳米阵列电容器。美国国家航空航天局（NASA）在报告中指出，纳米尺度的电容器将在电子、国防、通信中得到广泛应用。

2.光学性能研究

纳米材料在结构上与常规晶态和非晶态材料有很大差别，突出表现在小尺寸颗粒和体积百分数庞大的界面上，这就使纳米材料的光学性质出现了一些不同于常规体材料的新现象。

纳米材料的光学性质之一为线性光学性质。纳米材料的红外吸收研究是近年来比较活跃的领域，主要集中在纳米氧化物、氮化物和纳米半导体材料上，如在纳米Al2O3、Fe2O3和SnO2材料中均观察到了异常红外振动吸收，纳米晶粒构成的Si膜中观察到了红外吸收带随沉积温度增加出现频移的现象，非晶纳米氮化硅中观察到了频移和吸收带的宽化且红外吸收强度强烈地依赖于退火温度等现象。对于以上现象的解释，基于纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应、晶场效应、尺寸分布效应和界面效应。目前，纳米材料拉曼光谱的研究也日益引起研究者的关注。Casiraghi等研究了不同的晶体方向与石墨薄片的拉曼光谱（图4.5）。作为入射光偏振作用的结果，对包括拉曼光谱G和D峰的位置、宽度和强度都进行了详细研究。

纳米材料光学性质的另一个方面为非线性光学效应。纳米材料由于自身的特性，由光激发引发的吸收变化一般可分为两大部分：由光激发引起的自由电子-空穴对所产生的快速非线性部分；受陷阱作用的载流子的慢非线性过程。通过溶胶-凝胶法将有机/无机杂化纳米材料应用在光学材料中，这类材料很容易设计成不同的形状和图案，并且具有良好的机械性能和优异的光学性能。值得注意的是，有机/无机杂化纳米材料由于优越的非线性光学性能而在光电器件中有很好的应用价值。

此外，纳米晶体材料的光伏特性和磁场作用下的发光效应也是纳米材料光学性质研究的热点。另外，纳米光子学中新兴的分支学科还包括传感器和光波导等研究领域。总之，纳米材料具有体材料不具备的许多光学特性。已有的研究表明，利用纳米材料的特殊光学性质制成的光学材料将在日常生活和高科技领域具有广泛的应用前景。

图4.5　石墨角的拉曼光谱

3.场发射性能研究

1）场发射机理和应用

场发射是在高电场条件下，电子隧穿过固体表面势垒的量子力学现象。场发射不同于热电子发射和光电子发射，热电子发射和光电子发射分别是通过受热以及和光子交换能量获得足够的能量来克服表面势垒。场致发射是利用肖特基效应，将指向导体表面的强电场（提拉电场）作用于导体表面，使其表面势垒降低并减薄，从而导致电子的发射。1928年，Fowler-Nordheim用量子隧道理论解释冷电子发射过程。高的外电场E加在一原子清洁的表面上，要发生隧道效应，金属表面的电子波函数在势垒外必须有有限值，尽管它在势垒内迅速衰减。这一概念可用测不准关系来作半定量描述：ΔxΔpx≈ h/2，Δx为电子在外场方向上位置的不确定值，或是势垒宽度，Δpx为电子在势垒内的动量约为（2mΦ）1/2，Φ为金属的功函数，对大部分材料而言，Φ约为4.5 eV，这要求在费米能级上的电子“看见”势垒的宽度为Δx约为 1 nm，从而外场为E ≥3×109V/m（较为切实可行）。另外还要说明，在这种机制下，电子离开表面时的动能与它在金属里的是一样的。这种场致电子发射，是作用于表面的提拉电场（＞107V/cm）将金属表面的势垒降低并减薄后，由于金属内费米海中的大量电子可以隧道穿过或者越过势垒顶部而形成。场致电子发射机制如图4.6所示。

图4.6　场致电子发射机制

根据电场作用物质的不同，可把场致电子发射分为金属场致电子发射、半导体场致电子发射和内场致电子发射。根据Fowler-Nordheim理论，场致发射电流的计算公式为：

式中，U是外加电压（V）；Φ是材料表面逸出功（eV）；β是发射阴极的几何因子（cm-1）；βU为尖部电场（V/cm）。从这一发射电流公式分析，为了得到足够大的发射电流，可以采取以下方法：①加大阴极的工作电压U；②寻求低表面逸出功的发射材料或在阴极表面涂敷低逸出功材料；③改变阴极的几何形状以增大几何因子β。

在各种平板显示器中，只有场致发射显示器（Field Emission Display，FED）的图像显示质量可以达到或超过传统阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）的水平。FED具有亮度高、视角大、分辨率高和工作温度范围宽等特点，而且具有厚度薄、体积小、重量轻、能耗低、易携带等优势，克服了传统CRT 体积大和高功耗的缺点。场致发射显示器的基本原理是利用直流电源或脉冲直流电源在两块互相平行的极板之间形成直流电场，冷阴极材料（即场致发射材料）和荧光材料分别涂敷在阴阳极上，并分别通过金属电极和透明电极与电源相连接。图4.7为CRT和FED的构造。

图4.7　CRT和FED的构造

电子在强电场的作用下从冷阴极材料的表面逸出并加速，轰击荧光材料并使之发光。场致发射可提供高达107A/cm2以上的发射电流密度，且没有时间迟滞，是电子发射的一种非常有效的方式。FED是具有广阔应用前景的新一代显示技术，有望在显示市场上占据比较大的份额。

目前，对于纳米材料场发射性能的研究已经比较深入：Gautam等报告了一种新型核/壳碳纳米管/无机半导体异质结纳米线（图4.8）。通过控制反应条件，在碳纳米管外壳上生长出不同形状的ZnS分支结构纳米线，这种分支结构ZnS纳米线是材料场发射性能增加的主要因素之一。预计这种新型的纳米结构是一种具有潜在应用价值的纳米电子器件。

图4.8　碳纳米管/分支ZnS的核/壳结构异质结纳米线

Zhai等通过一个简单的两步有机-金属化学气相沉积方法，成功地制备了高度有序的CdS纳米阵列，其场发射性能如图4.9所示，随后，研究CdS纳米阵列形貌（纳米锥、棒和刺棒等形貌）对其场发射性能的影响。各种不同形貌的一维的CdS纳米线场发射性能有明显差异。CdS纳米线的长宽比也极大地影响了场发射的性能。另外，形貌整齐的CdS纳米线阵列具有相对较高的场发射电流，同时具有较低的开启电场。

图4.9　不同形貌的有序CdS纳米线阵列的场发射性能

2）有机材料的场发射阴极材料

目前，对于FED的研究，研究者们的目光集中在场发射材料的场致发射性能上，用低廉的方法大面积制备具有优异性能的场发射材料是众多研究人员需要实现的目标之一。有机材料的分子多样化及易于加工的优势，让人们看到了有机材料作为场发射阴极的曙光。但是，如何进一步优化材料的性能，包括很低的工作电压、较高的场发射电流密度、良好的性能稳定性等以及如何降低制造成本都面临巨大的挑战，这成为有机材料场发射的重要发展方向。

有机共轭高分子由于结构易于设计、合成简单、加工性能好、成膜性好、化学结构和表面电子亲和势可调，作为场发射阴极材料也逐渐引起了研究人员的关注。早在1998年，英国利物浦大学Musa等在Nature杂志上报道了用聚合物辛烷基取代聚噻吩（P3OT）作为场发射阴极材料，该阴极材料具有非常低的场发射阈值电场，达到0.2 V/μm（发射电流密度为1 μA/cm2），引起了研究人员的广泛兴趣，促进了场发射阴极有机材料的研究。有机共轭高分子材料发射电流密度小，稳定性较差，因此设计、合成结构高度稳定、高电荷载流子迁移率的聚合物，制备结构有序、大面积的场发射尖端是当前聚合物场发射的研究热点。

Gan等设计出一种超分子共轭聚合物用于场发射材料，其中聚二乙炔纳米线是通过自聚合和自组装过程得到的（图4.10）。研究表明，这种聚合物纳米线薄膜显示了优异的场发射性能：其开启电场为8.2 V/μm（10 μA/cm2），最大电流密度达到5 mA/cm2（15 V/μm）。

图4.10　通过自聚合和自组装得到的聚二乙炔纳米线用于场发射的性能研究

Kim等介绍了（基于聚苯胺/碳纳米管和聚吡咯/碳纳米管）的具有有机共轭导电高分子涂层的柔性多壁碳纳米管（MWNTs）。研究表明这两种复合材料的场发射性能在很大程度上取决于发射材料的功函数。其中，聚苯胺/碳纳米管具有很低的开启电场：2.12 V/μm（10 μA/cm2）和很高的电流密度：1 mA/cm2（3.04 V/μm）。

Yan等通过使用多孔氧化铝模板直接氧化聚合的方法获得聚吡咯（PPy）纳米线，所制备的纳米线表面光滑，直径均匀，并且排列高度有序。除单根PPy纳米线具有优越的导电性能之外，基于PPy纳米线阵列的场发射性能实验研究也表明，PPy纳米线阵列的开启电场只有1.2 V/μm，最大发射电流密度在电场强度为2.6 V/μm时达到200 μA/cm2。

Li等通过铜作为催化剂，进而将六炔基苯聚合在多孔氧化铝模板中制备出大面积的石墨二炔（Graphdiyne）纳米管（GDNT）阵列（图4.11）。退火后得到的GDNT 管壁厚度由未退火的40 nm减至15 nm左右。通过测量显示，GDNT阵列具有较高的场发射性能。其开启电场和阈值电场分别达到4.20 V/μm和8.83 V/μm。

图4.11　通过铜催化偶联聚合得到的石墨二炔纳米管阵列用于场发射器件

Patil等经过两步合成了二氧化钛（TiO2）-聚苯胺（PANI）杂化纳米材料，随后对TiO2-PANI纳米管杂化材料的场发射性能进行了详细研究。当电流密度为1 μA/cm2时，TiO2-PANI纳米管杂化材料的开启电场是0.95 V/μm；当电场强度为3.7 V/μm时，其发射电流密度达到1 mA/cm2。同时，TiO2-PANI纳米管杂化材料表现出良好的场发射稳定性，在三个多小时的时间内，其发射电流稳定在10 μA。TiO2-PANI纳米管杂化材料作为场发射真空微纳电子器件具有良好的应用前景。

4.太阳能电池材料

从建筑物屋顶安装的太阳能电池，再到各大媒体宣传的太阳能发电产业，利用太阳能发电已经成为未来能源的希望。毕竟，在目前能源短缺的情况下，取之不竭的太阳能就像是“救命稻草”，但是，太阳能电池板是否真的如其亮闪闪的外表一样，给人们带来希望呢？一般来说，太阳能电池耗材体积较大且造价昂贵，更为关键的是，目前太阳能电池的能源利用率低，最多只能转换所吸收太阳能的20%。既要效率高，又想降低成本，对于太阳能电池制造商而言似乎只是一个遥远梦想，不过，现有的研究表明，使用纳米材料技术可以大幅度降低太阳能电池的生产成本。

传统的太阳能电池利用单层的半导体硅吸收太阳光。硅吸收太阳光后产生自由电子，随后这些自由电子传递至体系的外部电路，但是如果使用的硅材料其中含有缺陷，或者纯度不高，就会直接减少输送到外部电路中的自由电子，所以，这种太阳能电池对硅材料的要求很高。通常，利用纯度越高、价格越贵的晶体硅，制成的太阳能电池的效率就会越高，但是相应的成本也迅速提高了。自从首个太阳能电池问世以来，研究人员一直致力于提高太阳能电池的光电转换率，同时，降低太阳能电池的成本。他们从改善所使用的吸光材料的纯度入手，慢慢地开始用新型半导体材料替代传统材料。现在，他们重点将微观技术例如纳米技术应用在新兴产业上，借助纳米材料的优势研究开发新型的太阳能电池材料。尽管目前这些新型太阳能电池的光电转换率尚有待提高，但是太阳能电池的成本已经降低了，同时，柔韧性也相应地增强了很多。

为了降低太阳能电池板的成本，美国加州大学的阿里·杰维找到了一种可替代半导体硅的新材料——碲化镉。为了提高碲化镉的吸光效果，杰维将500 nm高的硫化镉纳米柱嵌入碲化镉基质中。这样，碲化镉吸收光后产生的自由电子可直接透过纳米柱传送至外部电路。这样对材料的等级要求不高。如此一来便降低了太阳能电池的成本，但是这种新型太阳能电池的光电转换率并不太高，仅达到6 %左右。由于多了纳米柱，因此这种新型太阳能电池变为立体结构。尽管纳米柱只覆盖了吸光层的一小部分，但是大部分太阳光被纳米柱反射出去，而没有被吸光层吸收。

传统的太阳能电池只能吸收太阳光谱中部分可见光至近红光部分，随着温度的增加，许多蓝色光子的能量就损失掉了。这种一次不能吸收不同颜色光的性能决定着其光电转化率不会超过34%。剑桥大学的尼尔·格里纳姆教授和理查德爵士带领的研究团队开发出一种有机混合电池，其可在吸收红光的同时，利用额外蓝光能量产生更大的电流。通常情况下，太阳能电池可使一个光子产生一个电子，而在太阳能电池中加入一种有机半导体并五苯后，太阳能电池可以激发每个光子从蓝色光谱中产生两个电子，使电池转换效率提高到44%，如图4.12所示。

Zhang等采用嵌段型聚合物通过自组装得到一维纳米管并将其用于太阳能电池材料（如图4.12（b）所示）。当用光照射该纳米管时，从接合面生成的电子和空穴对完美分离，与没有嵌段结构的纳米管相比，其电荷寿命可高出4倍以上。

图4.12　有机/有机混合太阳能电池

（a）有机混合太阳能电池（叠层电极），可将最大光电转换率提高25%以上；（b）类石墨的半导体纳米管组成的超分子纳米线用于太阳能电池材料

Ko等选择性地生长了具有“树状”分层ZnO纳米线的“纳米森林”结构，如图4.13（a）所示。整体支状ZnO纳米线的染料敏化电池的光转换效率比传统ZnO纳米线的染料敏化太阳能电池的效率高出近5倍。转化效率的提高是由于ZnO纳米线更大的染料吸附量和纳米线阵列结构吸收光照面积的增大造成的，同时，氧化锌“纳米树”多级结构提供直接垂直的传导途径有效降低激子的复合概率。这种新型的多级纳米材料为下一代太阳能电池提供了更佳的材料选择。

图4.13　两种典型的一维杂化纳米材料

（a）水热生长具有多级结构的氧化锌“纳米森林”染料敏化太阳能电池；（b）聚合物纳米线/富勒烯本体异质结太阳能电池

Xin等使用P3HT作为给体材料与富勒烯受体材料通过自组装方法制备出体异质结太阳能电池（图4.13（b））。研究表明，纳米线结构是决定其性能的一个最重要的因素，纳米结构的改善可以通过使用不同溶剂和退火控制相结合的方法。其中，能够获得最好光伏性能的条件是两相材料具有互穿网络结构（高电流密度），同时，存在小部分晶区的本体异质结纳米线（高的开路电压）。这些新技术助长了科研人员应用太阳能的热情，太阳能发电产业也将不负“朝阳产业”的称号，带给人类新的憧憬。

5.场效应晶体管

场效应晶体管（Field-effect Transistor，FET）是一种通过电场效应控制电流的电子元件。它依靠电场去控制导电沟道形状，因此能控制半导体材料中某种类型载流子沟道的导电性。加拿大物理学家朱利叶斯·埃德如·利林菲尔德（Julius Edgar Lilienfeld）于1925年第一个提出了场效应晶体管的概念并于1930年获得专利。1935年，德国物理学家奥斯卡海尔（Oskar Heil）申请了另一个场效应管专利，但是实用的器件一直到1952年才被制造出来，即结型场效应管（Junction-FET，JFET）。1960年，Dawan Kahng发明了金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor，MOSFET），从而大部分代替了JFET，对电子行业的发展有着深远的意义。FET由各种半导体组成，目前，硅是最常见的。大部分的FET是由传统块体半导体制造技术制造，使用单晶半导体硅片作为反应区，或者沟道。大部分的不常见体材料，主要有非晶硅、多晶硅或其他在薄膜晶体管中，或者有机场效应晶体管中的非晶半导体。其中有机场效应晶体管基于有机半导体，常常用有机栅绝缘体和电极。

有机场效应晶体管（Organic Field Effect Transistors，OFET）如图4.14所示，是有机电路的基本构筑单元，具有重量轻、成本低、可弯曲和适于大面积制备等优点，在有机传感器、有机存储设备、柔性平板显示、电子纸、射频识别等众多领域具有重要的应用前景。

图4.14　有机单晶纳米线场效应管

Dong等通过自组装从溶液中获得了高结晶的刚性共轭聚合物纳米线聚对亚苯基亚乙炔基-硫（TA-PPE）的衍生物，如图4.15所示。研究表明，该纳米线载流子迁移率最高接近0.1 cm2/（Vs），这个结果是该聚合物薄膜的3～4倍，即该一维聚合物纳米线晶体管比薄膜晶体管具有更高的载流子迁移率。

Briseno等通过自组装的方法合成了苝四酸二酰亚胺（PTCDI）纳米线用作OFET（图4.16），研究证明这种具有n沟道的半导体材料可以作为一个高性能的互补逆变器。苝四酸二酰亚胺（PTCDI）网状纳米线的电子迁移率和电流开关比分别达到10-2cm2/（Vs）和104。这些研究是首次将一维有机半导体用于互补逆变器的例子。

图4.15　刚性共轭聚合物纳米线（薄膜）的晶体管用于OFET

（a）共轭聚合物纳米线（薄膜）的晶体管的输出特性曲线；（b）IDS与VGS关系曲线；（c）共轭聚合物纳米线（薄膜）的晶体管结构；（d）IDS与VGS关系曲线（VDS=100 V）

图4.16　苝四酸二酰亚胺（PTCDI）纳米线制备的场效应晶体管和互补逆变器

（a）晶体管的输出特性曲线；（b）PTCDI纳米线场效应晶体管的SEM图片

6.功能纳米材料应用于集成电路

集成电路（Integrated Circuit，IC）又称微电路是微电子学中把电路（主要包括一些半导体装置）小型化的一种最主要方式，通常应用在半导体材料的表面上。

在晶体管发明之后，各种半导体元件例如晶体管、二极管等的大量使用，取代了早先真空管在集成电路中的功能与角色。20世纪中后期，随着半导体制造技术朝着微型化方向发展，集成电路的广泛应用成为可能。相对于手工组装的电路使用少量单独的电子元件而言，集成电路可以把大量的微小晶体管集成到一个体积很小的芯片上。集成电路对于离散态的晶体管主要有两个优势，即成本低而且性能优越。成本低是指通过照相平版印刷技术把所有的电子元件作为一个单位印刷在芯片上，而不是在一个时间段内只制作一个晶体管。性能优越是由于电子元件开关速度快，消耗的能量较少，元件很小且彼此靠近。到2006年，集成电路芯片的面积可以从几平方毫米做大至350 mm2，而其中每个平方毫米上的晶体管却可以达到上百万个。若干种典型的计算机用集成电路板如图4.17所示。

图4.17　若干种典型的计算机用集成电路板

（a）Intel Core 2集成电路核心；（b）常见的集成电路1

集成电路的分类方法很多，依照电路属于模拟或数字电路可以分为模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路（模拟和数字在同一个芯片上）。

模拟集成电路包括传感器、电源控制电路等部件，用以处理模拟信号，完成放大、滤波、解调和混频等功能。目前可以使用科研人员设计的、具有良好性能的模拟集成电路，而无须采用晶体管组成复杂的电路。

数字集成电路可以包含任何元件，在几平方毫米上有从几千到上百万个逻辑门、触发器、多工器和其他电路。这些电路的小尺寸与板级集成相比，具有更高的输入和输出速度，更低的功耗，同时还降低了其制造成本。这些数字集成电路，以微处理器、数字信号处理器（DSP）和单片机为代表，工作中使用二进制，处理1和0信号。

另外，集成电路可以把数字和模拟电路集成在同一个芯片上，以做出包括模拟数字（A/D）转换器和数字模拟（D/A）转换器在内的几种微电子器件。这种电路的优势在于，为某些复杂系统提供了更小尺寸的芯片，同时，还可以降低制作成本。

逻辑门是集成电路上的最基本组件。简单的逻辑门可由几个或多个晶体管组成。这些晶体管的有效组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号，而高、低电平分别可以代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0信号，从而实现逻辑运算。常见的逻辑门包括“与”门、“或”门、“非”门、“异或”门、“与非”门和“同或”门等，其类型符号见表4.1。逻辑门通常需要组合使用来实现更为复杂的逻辑运算电路，一些研究人员可以通过逻辑门的合理组合生产出一些集成、实用或者小型的产品，用于声、光、热和信息处理等方面的逻辑需要。

表4.1　逻辑门类型符号

将一维杂化纳米材料应用于集成电路中的逻辑门上的研究仍然处于实验阶段，不过，目前的一些研究表明，它们可以用于下一代的计算机芯片设备。为了制造功能多样化的电子元件，第一步是通过化学方法对纳米线进行掺杂，通过这种方法可以得到P型和N型半导体材料；第二步是找出制作P-N结这种最简单的电子器件的方法，可以使用两种方法来实现：

第一种是通过物理方法把一根P型纳米线放到另一根N型纳米线上。目前，采用第一种方法获得各种各样的逻辑门研究比较多。通过“自下而上”的方式合成的纳米线因为它们可控的物理和化学性质从而被应用在很多纳米功能器件之上，然而，组装成大型综合系统的纳米线，目前仍然是一个严峻的挑战，因为必须同时在彼此非常接近的条件下进行纳米线之间的构建。Kim等报告了一种将组分不同的纳米线共同直接生长的新方法，以并联和串联的光伏元件硅纳米线为基础构建的AND和OR二极管逻辑门。原位直接生长法制备纳米线逻辑门和光电器件如图4.18所示。

图4.18　原位直接生长法制备纳米线逻辑门和光电器件

第二种方法是通过化学方法，得到一根同时具有P型和N型的杂化纳米材料。接下来是构建逻辑门，依靠几个P-N结杂化纳米材料的有机结合创造出具有不同功能的基础逻辑电路，包括与、或和非门等都可以经由几根或者多根纳米线的交叉或复合来实现。但是截至目前，通过第二种方法获得的基本逻辑电路的研究非常少。将纳米线用于逻辑门，极有可能对数字逻辑计算产生重要的影响。

由于其新颖的性质和巨大的潜在应用价值，纳米尺度材料受到广泛的关注。利用纳米尺度的组分构筑特需几何形状的纳米材料对于光、电、磁和电子元件等研究领域有着重大的意义，一维纳米材料被认为是纳米级装置功能和集成的关键所在。有机/无机杂化材料是物理学、化学和材料学中新的增长点。杂化纳米材料能够产生协同作用从而获得相对于单组分材料增强或是全新的性能。而制备能够充分结合无机材料稳定性、良好导电性和有机材料分子可剪裁、柔韧性好、成本低等优点的一维有机/无机半导体杂化纳米材料具有重大意义。