哪位高人肯解释一下“激子结合能”

激子是固体中的一种基本的元激发,是由库仑互作用互相束缚着的电子-空穴对。半导体吸收一个光子之后，电子由价带跃迁至导带，但是电子由于库仑作用仍然和价带中的空穴联系在一起，被激发到导带中的电子和在价带中的空穴存在库仑作用力，形成一个束缚态。电子与空穴对，合称激子。它们之间的作用力即为激子结合能。

纳米氧化锌具有很强的吸收红外线的能力，吸收率和热容的比值大，可应用于红外线检测器和红外线传感器；纳米氧化锌还具有质量轻、颜色浅、吸波能力强等特点，能有效的吸收雷达波，并进行衰减，应用于新型的吸波隐身材料；

自1991年发现碳纳米管以来,低维纳米材料(如线状、带状、棒状和管状等)由于其本身的独特性质和在纳米器件中的潜在应用而倍受人们的关注。氧化锌(ZnO)是一种重要的光电半导体材料在室温下具有较宽的禁带宽度(3137eV)和较大的激子束缚能(60meV),被广泛的应用于光电二极管， 传感器,压敏电阻和光电探测器,特别是ZnO纳米结构的室温紫外光发射现象的发现,使ZnO再次成为短波半导体激光器件材料研究的点。 金属氧化物粉末如氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝及氧化镁等，将这些粉末制成纳米级时，由于微粒之尺寸与光波相当或更小时，由于尺寸效应导致使导带及价带的间隔增加，故光吸收显著增强。各种粉末对光线的遮蔽及反射效率有不同的差异。以氧化锌及二氧化钛比较时，波长小于350纳米（UVB）时，两者遮蔽效率相近，但是在350～400nm（UVA）时，氧化锌的遮蔽效率明显高于二氧化钛。同时氧化锌（n=1.9）的折射率小于二氧化钛（n=2.6），对光的漫反射率较低，使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。

纳米氧化锌还可用来制造远红外线反射纤维的材料，俗称远红外陶瓷粉。而这种远红外线反射功能纤维是通过吸收人体发射出的热量，并且再向人体辐射一定波长范围的远红外线，除了可使人体皮下组织中血液流量增加，促进血液循环外，还可遮蔽红外线，减少热量损失，故此纤维较一般纤维蓄热保温。

纳米微粒的结构与物理特性纳米微粒的形貌HRTEM在粒子表面上观察到原子台阶，微粒内部原子排列整齐。纳米银的形貌纳米微粒具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量于隧道效应等特点．从而导致纳米微粒的热，磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于正常粒子，这就使得它具有广阔应用前景．纳米微粒热学性质熔点：由于颗粒小，纳米颗粒的表面能高，比表面原子数多，表面原子最近邻配位数不全，原子活性大，体积远小于大块材料，因此纳米粒子熔化时所需增加的内能小得多，这就使得纳米微粒的熔点急剧下降。纳米微粒热学性质在773K加热呈现出明显的致密化，而晶粒仅有微小的增加，而通常大晶粒样品在1400K下烧结才能出现明显的致密化趋势,结果如右图所示。纳米微粒热学性质通常纳米晶粒的起始长大温度随粒子粒径的减小而降低，这是由于纳米粒子越小，其比表面能越高，颗粒越不稳定，通过长大而降低其表面能。如粒径分别为35nm，15nm粒子快速长大的起始温度分别为1423K，1273K和1073K。纳米微粒的磁学性质纳米微粒尺寸小到一定临界值时进人超顺磁状态，例如－Fe，Fe16nm和20nm时变成顺磁体。这时磁化率不再服从居里一外斯定律超顺磁性超顺磁性起因:在小尺寸条件下，粒子的磁各向异性能减小到与热运动能相比拟时，磁性粒子的易磁化方向就不在固定在一个方向上，而做无规律的变化，因此其磁化强度随外磁场的增强而线性增加，表现为超顺磁性。矫顽力在磁学性能中，矫顽力的大小受晶粒尺寸变化的影响最为强烈。对于大致球形的晶粒，矫顽力随晶粒尺寸的减小而增加。纳米粒子尺寸高于其超顺磁临界尺寸时通常呈现出高的矫顽力。当纳米材料的晶粒尺寸小于某一尺寸后，矫顽力随晶粒尺寸的减小急剧降低。居里温度(Curietem.)是物质磁性的重要参数，通常与交换积成正比，并与原子的构型和间距有关。为室温有效磁各向异性常数（5.810erg/(c.c)。磁化率(Magnetization)纳米微粒的磁性与它所含的总电子数的奇偶性密切相关。电子数为奇或偶数的粒子磁性有不同温度特点。电子数为奇数的粒子集合体的磁化率服从居里-外斯定律,量子尺寸效应使磁化率遵从d-3规律；而电子数为偶数的系统，k晶粒大小是影响传统金属多晶材料(晶粒尺寸在微米以上量级)力学性能的重要因素。随晶粒减小，材料的强度和硬度增大。纳米纯金属的硬度或强度是大晶粒(大于1m)金属硬度或强度的2－7倍。纳米材料可具有负的Hall－Petch关系，即随着晶粒尺寸的减小，强度降低。在较低的温度下，如室温附近，脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散相变机制而具有塑性或超塑弹性模量弹性模量是反映材料内原子、离子键合强度的重要参量。由于纳米材料中存在大量的晶界，而晶界的原子结构和排列不同于晶粒内部，且原子间间距较大，因此，纳米晶的弹性模量要受晶粒大小的影响，晶粒越细，所受的影响越大，弹性模量的下降越大。对纳米Fe、Cu和Ni等样品的测试结果显示，其弹性模量比普通多晶材料略小(小于5％)，并且随晶粒减小，弹性模量降低。纳米金属的强度纳米Pd、Cu等块体试样的硬度试验表明，纳米材料的硬度一般为同成分的粗晶材料硬度的2～7倍。由纳米Pd、Cu、Au等的拉伸试验表明，其屈服强度和断裂强度均高于同成分的粗晶金属。纳米金属的塑性在拉伸和压缩两种不同的应力状态下，纳米金属的塑性和韧性显示出不同的特点。在拉应力作用下，与同成分的粗晶金属相比，纳米金属的塑、韧性大幅下降，即使是粗晶时显示良好塑性的fcc金属，在纳米晶条件下拉伸时塑性也很低，常呈现脆性断口材料在特定条件下可产生非常大的塑性变形而不断裂的特性被称为超塑性(通常指在拉伸情况下)或超延展性(轧制条件下)。对于金属或陶瓷多晶材料，其产生条件是高温(通常高于熔点的一半)和稳定的细晶组织。材料超塑变形基本上是晶界在高温下滑移造成将晶粒尺寸从微米量级降至纳米量级，形变速率会提高几个量级，则可在较低温度下实现超塑变形。也就是说，在应变速率恒定的条件下，减小晶粒尺寸可降低超塑变形温度；当晶粒细化至纳米量级时，可能获得室温超塑性。纳米陶瓷的强度和韧性显著提高。陶瓷材料在通常情况下呈脆性，由纳米微粒压制成的纳米陶瓷材料有很好的韧性。因为纳米材料具有较大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与延展性。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。光学性能纳米粒子的表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性有很大的影响，甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性．粉对红外辐射有一个宽频带强吸收谱。的对紫外光几乎不吸收。（2）蓝移和红移现象(Redshiftblueshift)由不同粒径的CdS纳米微粒的吸收光谱看出，随着微粒尺寸的变小而有明显的蓝移，体相CdS的禁带宽度较窄，其吸收带在近红外区。但是CdS体相中的激子(exciton)玻尔半径较大（大于10nm），更容易达到量子限域．当其尺寸小于3nm时，吸收光谱移至可见光区。蓝移的解释一个方面是由于量子尺寸效应，即由于颗粒尺寸下降使能隙变宽（电子跃迁需要更高的能量），这就导致光吸收带移向短波方向。另一个方面是由于表面效应。由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格发生畸变，晶格常数变小。对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明，第一近邻和第二近邻的距离变短。键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大,结果使红外光吸收带移向了高波数。红移的发生粒径的减小使颗粒内部的内应力（内应力r为粒子半径，为表面张力）增加，这种内应力的增加也会导致能带结构的变化，电子波函数重叠加大，结果带隙、能级间距变窄，使其光吸收发生红移.最终的效应取决于蓝移和红移竞争的结果.纳米微粒的发光右图所示为室温下紫外光激发引起的纳米硅的发光谱。

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