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木虫 (正式写手)

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[交流] 科学家用动能学解释纳米晶体的“自净化”机制！

美国德州大学的Gustavo Dalpian和James Chelikowsky在6月9日的《Physical Review Letters》杂志上发表文章，声称他们用动能学原理研究了纳米晶体的“自净化”机制。
　　半导体纳米晶体的掺杂将很可能成为纳米技术广泛应用基础。但是微小的纳米晶体趋向于抵制杂质，所以科学家们必须找到办法克服纳米晶体的这种“自净化”机制然后对它们掺杂。
　　Dalpian说：“人们通常认为纳米晶体因其有限的大小而具有较少的缺陷。纳米晶体具有很小的体积且近乎都是表面，缺陷很容易被清除。杂质几次跳跃后就会到纳米晶体的外面。”
　　2005年，Erwin等提出用晶体的拓扑学和杂质绑定在表面的难度来解释纳米晶体的掺杂困难。他们发现纳米晶体越小，绑定能量越少，掺杂就越困难。
　　Dalpian和Chelikowsky认为研究半导体纳米晶体的掺杂需要了解其动力学、热力学和动能学的特性。他们用纳米晶体中形成杂质所需要的能量来解释纳米晶体的自我净化趋势，希望从而能够找到增强这种材料性能的新方法。
　　Dalpian说：“Erwin证明了在富含阴离子的溶液环境中，可以更多的向纳米晶体中掺杂。他们认为晶体存在形变使杂质的绑定能量增强。我们认为纳米晶体的掺杂难度也可以从动能学的角度解释：在富含阴离子的溶液环境中，缺陷的形成能减少了。”
　　他继续说：“在理论上，动能学的观点要好些，因为它更简单。在我们的模型中，假设体系处于热力学平衡中，我们只需要知道缺陷的形成能。”
　　当一个杂质进入，纳米晶体的能量带隙中会出现一条能级。能级和结构特性一同影响杂质的形成能。Dalpian和Chelikowsky发现缺陷的结构特性不受纳米晶体尺寸影响，而带隙中的能级却随着晶体的减小而降低。
　　较小的纳米晶体含有更低的杂质能级，掺杂时需要更多的能量，从而使缺陷的数量更少。这种解释支持了认为自净化是纳米晶体的一种内在属性，但是也是可以克服的观点。
　　Dalpian同样建议样本应该在富含阴离子的溶液中生长。因为在富含阴离子的环境中，阳离子不足，杂质更容易占据阳离子的位置。谭华海译自：physorg.com网站 2006年6月25日（转自教育部科技发展中心）

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