多孔硅光热效应开题报告

1. 研究目的与意义

晶体硅太阳能电池(包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池)由于其成熟的生产工艺和优良的光电转换性能，牢牢地占据着国际光伏市场的主导地位，它的产量一直占太阳能电池总产量的85%以上。多晶硅太阳能电池效率比单晶硅太阳能电池效率低，其平均电池转换效率在15%左右，但由于其材料制备成本低、有较低的氧含量、可制成方片、利于组件排列等优点，使制成的多晶硅太阳能电池具有更好的稳定性，这吸引了众多研究者的关注。多晶硅太阳能电池在近几年光伏市场中所占的比重已经超过50%，且其市场份额在最近几年中不断上升，成为最主要的硅太阳能电池。

硅是人类研究最广泛的一种材料,硅的微电子器件工艺不断完善和成熟,硅器件已经遍布在我们生活的每个角落,极大地改变了现代人的生产和生活。但从硅工艺的发展初始,人们就认识到了硅在光电子器件中的缺陷。硅作为间接带隙半导体材料,带隙间的复合跃迁需借助声子参与,它的复合发光效率是非常低的,而且发光峰位在近红外区域(大约1100纳米)。这些因素极大地限制了硅在高速光电子集成电路中的应用,因此人们不得不在硅工艺很成熟的情况下,还研究和应用造价昂贵的GaAS等111-V族直接带隙半导体材料。这在集成电路发展的初始,微电子技术和光子技术可以独立发展的阶段,两者不能集成在一个电路上的缺陷还不是很突出,随着高速通讯的需求日益增加,人们希望光电子能够集成在一个电路上,更希望在已经成熟的硅工艺的基础上,制备出全硅基光电子集成电路。随着微电子极限尺寸的日益接近,硅基光电子集成技术被提到了议事日程。

2. 国内外研究现状分析

近年来,关于多孔硅的基础理论及其应用研究取得了很大进展。目前多孔硅的应用主要体现在以下方面:绝缘材料、敏感元件及传感器、照明材料及太阳能电池、光电器件以及作为合成其它材料的模板,尤其在光电应用方面,可把多孔硅作为发光器件集成在发展成熟的大规模微电子电路里,也就是把传输速率比电子高几个量级的光子作为一种信息载体引入到硅基微电子电路里,这样可望实现廉价的光电子集成。但是全硅光电集成电路要获得实际应用,面临的问题仍不少.从整个硅基光电集成电路领域来看,人们还需对各类硅基发光材料进行深入的基础理论和制备工艺的研究,为全硅光电集成电路的发展提供新途径、新概念和新思路。

3. 研究的基本内容与计划

针对肿瘤的诊断与治疗分离这一临床主要问题，设计和构建集多种性能于一体的纳米诊疗剂是本文的出发点和研究重点。纳米诊疗剂的构建以纳米材料为前提，然而大规模高效地制备大小均一、形貌可控的纳米材料一直是研究的热点问题，是推动纳米科学和纳米技术发展的关键。所以本文第一部分着眼于纳米材料的可控合成，主要基于液-液两相法和生物仿生合成方法。

在新兴的纳米生物医学领域中，将具有先进功能的纳米材料及具有智能响应特性的纳米结构用于疾病的诊断和治疗研究，不仅能为疾病的早期诊断以及发生发展过程提供更直观的证据，而且还有望实现影像介导的药物递送和治疗、影像指导的手术切除和实时监控的治疗应答等。本文的选题围绕光控纳米诊疗剂展开，以当前热点纳米材料：磁性纳米粒子、金纳米棒、氧化石墨烯和碳点作为基础，将它们应用于光动力学治疗、光热治疗和放射增敏治疗等。研究目的是期望构建用于分子影像介导的肿瘤光控治疗的纳米诊疗剂，在光照作用下可以发挥功效，无光照不产生功效，最终实现活体肿瘤的分子影像和选择性治疗。

4. 研究创新点

1. 利用液-液两相法可控合成金属纳米材料和上转换材料。（1）利用室温甲苯（油相）和水（水相）两相体系，合成银、铜、镍和铁等金属纳米颗粒，对产品进行表征，并对其形成机理进行讨论。（2）利用油酸-离子液体两相体系，合成一系列稀土氟化物上转换发光纳米晶体，包括LaF₃、GdF₃、YF₃、YbF₃、NaGdF₄、NaYF₄和NaYbF₄等，对产品进行表征，并对其形成机理进行讨论。

2. 设计和制备光敏剂偶联的碳点纳米探针。利用油烟为原料成功大批量合成了荧光碳点，然后利用聚合物PEG200N对其进行钝化和表面氨基化处理，再利用化学共价反应将Ce6的羧基与碳点表面的氨基进行偶联，最终获得光敏剂偶联的碳点纳米探针，并对其进行体外表征，分别在细胞水平和动物水平，对纳米探针的增强的NIR成像功能和PDT治疗效果进行评价。