中文摘要：

探索制备高密度纳米硅阵列的新途径和新效应，发展纳米硅基新器件是目前国际上的研究热点与前沿课题，也是半导体材料与光电功能薄膜领域具有重要意义的研究方向。本项目立足于与当前微电子工艺相兼容的的技术手段，基于超短脉冲准分子激光与热退火与硅超薄膜相互作用的限制性晶化原理，制备出高密度纳米硅平面阵列结构材料，对纳米硅阵列的表面结构与形貌进行系统表征和研究；在此基础上，研究准分子脉冲激光和热退火与非晶硅超薄膜的互作用过程，非晶硅向纳米硅转化过程中成核与长大的机制以及控制相应条件获得高密度纳米硅阵列。着重研究其场电子发射特性，特别是其场增强作用，探索其在真空纳电子器件中的应用可能性。争取在在理论和实验的源头创新上有所突破，解决关键的制备技术，研制出具有一定实用性的基于硅基纳米结构的原型器件。

结论摘要：

探索制备高密度纳米硅阵列的新途径和新效应，发展纳米硅基新器件是当前国际上的研究热点与前沿课题，也是半导体材料与光电功能薄膜领域具有重要意义的研究方向。本项目立足于与半导体微电子工艺技术相兼容的技术手段，基于具有自主知识产权的限制性晶化原理，利用超短脉冲准分子激光与热退火与硅超薄膜相互作用，制备出了高密度纳米硅平面阵列结构材料，对纳米硅阵列的表面结构与形貌进行系统表征和研究；在此基础上，研究了准分子脉冲激光和热退火与非晶硅超薄膜的互作用过程，非晶硅向纳米晶硅转化过程中的成核与长大机制，获得了优化的处理参数与条件。进而研究了所获得薄膜的场电子发射特性，从实验上观测到了纳米硅材料的场增强因子增大的结果，探讨了表面场增强以及内场增强的物理起源。同时，发展了化学小球组装技术获得了单晶与非晶的纳米柱阵列，初步获得了较好的场电子发射性质。迄今为止，项目已发表相关学术论文16篇，还有2篇已被录用即将发表。培养博士生一人和硕士生三人，项目按原申请计划和内容完成了任务，并且超额完成了原预期研究指标。