在基金委青年基金、纳米重点项目和国家纳米测试基金及973课题的支持下,湖南大学纳米技术研究中心潘安练、邹炳锁教授等团队成员和北京大学、国家纳米中心以及德国马普研究所合作,在一维半导体纳米结构光子学的研究上取得了重大突破:首次正式提出了半导体一维纳米结构中光子输运的概念,建立光传播的理论模型,并在实验上通过纳米结构掺杂、晶化程度以及光传输距离的控制,从而进一步证实了光在一维半导体体系中自吸收输运的机制。该研究成果对解决一维半导体纳米结构器件的稳定性和调控激射颜色有着重要的意义,表明一维合金半导体纳米结 构将在颜色可调谐的纳米光发射器、频率转换器、多频信号传感器等方面有着潜在的重要应用。
该成果已被国际顶级纳米期刊——《纳米快报》(Nano Letter)所接收发表。该团队在高质量的硒化镉纳米带单元器件上成功实现了稳定的红光激光发射,此研究成果向开发实用的纳米激光器迈出了重要的一步。 该工作已被美国化学学会的《物理化学杂志》(Journal of Physical Chemistry)所接收发表。
半导体纳米结构,在新型光发射器件,探测器、场效应晶体管和MOS器件等领域中具有潜在的重要应用,近年来受到国际材料界的广泛关注。特别是一维和准一维的半导体纳米线和纳米带,在新一代集成电路的构建和纳米光电子学领域中将占有不可替代的位置,它不仅可以用作单个集成化功能单元器件,而且还可充当各器件单元之间的联接线路。尤其区别于其它一维纳米结构是,一维半导体纳米结构将在纳米光子学器件上有着重要的应用。
附:纳米光子学介绍
如果认为有一种技术曾在光子学产业中引起质疑,那就是纳米技术,在纳米光子学产业中,最终向我们提出挑战的将是市场,而不是技术。由于市场需求各异,且绝大多数应用尚未开发,故各种机遇蕴藏其中,从现在到遥远的未来,都将是纳米产品市场的发展时机。
毫无疑问,围绕“纳米”曾有很多不切实际的宣传,并且过分夸大其词。2004年,美国政府斥资30多亿美元用于纳米技术的研发。尽管得出的纳米技术的定义并不严谨,但花费不菲。纳米技术现已进入商品化阶段,有很多纳米技术产品已经问世,从太阳镜、防污罩到纳米荧光粉和亚波长光学显微镜等。纳米光子目前在大型显示屏市场有300亿美元的机会,而在其他光子应用市场也有30亿美元的机会。
何为纳米光子学?
纳米技术被定义为纳米尺度(<lO0 nm)的材料或工艺的创新或多学科交*应用技术。根据这个定义,碳纳米管应用技术无疑是纳米技术,而碳黑纳米颗粒则不是,因为这项技术并非新技术,其在产品中的应用已有100多年的历史。纳米技术涉及到多学科领域的相互交*,从居核心地位的物理学、化学和生物学到外围的其他学科领域,并且还在不断地寻找新的应用领域。
纳米光子学是纳米技术在光子学领域中的应用,也可以说是光子学在纳米技术中的应用。目前世界上有许多从事光子技术的公司,在此不一一列举,仅给出一些有代表性的公司:Nanosemiconductor 和 Zia Laser公司的业务范围为量子点晶片;Evident Technologies 和Nanosolutions 公司的业务范围为纳米晶体和纳米粒子;Konarkn 和 STMicroelectronics公司的业务范围为太阳能电池;NanOpto 和 Little Optics公司的业务范围为纳米晶体和纳米粒子;DuPont 和 Samsung公司的业务范围为纳米管显示器等。
纳米光子学的潜在市场机遇包括:进一步提高亮度发光二极管(LEDs)的光能量输出;降低太阳能电池的加工制造成本;发现能更好解决各种流体传感器所存在问题的方法和新型显示器技术的商品化等。
多种机会
各种令人迷惑和相互混杂的纳米技术及其应用正在蓬勃发展,潜在的商机就隐藏在各个不同层次的供应链背后。
专利—很多纳米技术的研发成果都具有很好的实用性,纳米材料和纳米工艺都可用来提高产品的质量。因此,纳米技术市场的年收入不仅来自于产品本身的销售,而且还来自于专利权的使用或者全部专利权的卖出。
材料—大多数纳米技术都属材料科学,或者说“纳米技术把系统中的复杂性转化到材料中”。碳纳米管和二氧化钛纳米颗粒就是很好的实例。
组件—某些纳米技术的开发研究并不限于提高现有产品的质量,而是要进一步研制出新的组件。例如,光子晶体发光二极管、量子点红外光电探测器或纳米流体传感器等。
系统—少数系统实际上是以纳米技术为基础,因此其年销售额与这些系统的产值呈比例的攀升态势。此外,更有甚者是纳米技术将取代现有的系统产品,如生物分析工具或者光学网络设备等产品中的另外一种核心技术。然而有一例外,用于加工制造和检测其他纳米技术产品的加工工具和检测设备,如纳米刻印设备,其核心技术不能用纳米技术取代。
设定适当的期望值
风险投资公司和新崛起的公司期望获得高达组件甚至系统程度的年收入额是可以理解的。在较大系统内标记有“Intel Inside”商标的组件表明是具有高性能标准的组件。大的风险基金一般会选择投入那些具有最大潜在回报的投资项目,而事实上,大的风险投资公司早已对那些无好结果的,诸如生产纳米传感器产品的“纳米”技术不感兴趣。
成熟的企业家一直沿着整个供应链寻找与其预期投资回报相匹配的商机。这些富有经验的企业家会根据自己的核心业务不断地扩展其产品种类。小额风险资金和无风险的基金源通常能抓住纳米光子技术的商机。自然,这种投资力度的回报速度较慢,于是需要采取不同的手段和技巧来运营这种业务,以使业绩可与那些下注“jackpot”而获得成功的、快速成长的新创公司的业绩相媲美。
在选择投资产品方面,某些投资公司梦想选择“Jackpot”产品,或者是所谓的Wintel产品。Wintel产品是一种具有高价值和批量生产的产品,在市场份额中占据统治地位。事实上,那些绝大多数投资成功的产品均找准了市场,有其合适的应用领域。那些成功的投资公司将会视情况适当扩大其投资规模,很有可能还得必须依*于政府开发研究基金、工业伙伴或者依*借款资金对其进行扶持。
多学科合作
多学科领域联合致力于市场的开发研究对于发现富有商机的应用市场尤为重要。一般情况下,电气工程师、生物学家、化学家和其他科学家是不会刻意寻求合作的,这是因为在这些不同学科领域中培养出来的专业人才使用的是不同的技术术语,且各自寻找不同的研究课题。大学就是很好的实例。各大学的院系和出版刊物都是围绕其传统学科领域设置的,几乎没有哪家科研院所能够获得到跨学科研究的全额贷款。
把不同学科领域集中到同一市场的机遇尚需时间。主要原因是这种思想需要在市场中考验,况且市场的基础尚不完善。最佳的机遇不会在各种想法的第一次融合后就会到来,而是需要经过两三轮反反复复的市场检验后才会来临。早就有人在讨论纳米技术之后将会出现的新技术领域:纳米技术、生物技术、信息技术和有识别能力的科学技术的交汇技术。把这个崭新的“共学科领域信息”或是多学科领域的总学科领域称作NBIC(纳米技术、生物技术、信息技术和识别技术的交会学科领域)。
总之,在纳米技术市场中,没有哪家公司因投资“jackpot”产品而获得成功,但这并不意味不存在成功的机会。为获得成功,一些公司投资于一个多学科的研究队伍以开发研究新的应用,在整个市场供应链中寻找商机,认真考虑工艺或材料的专利特许价值或小市场份额的高端产品的销售。此外,投资公司还应按预期投资目标扩大其投资规模。