纳米材料的电学性能3.2.1纳米晶金属的电导在一般电场情况下，金属和半导体的导电均服从欧姆定律。稳定电流密度j与外加电场成正比：式中，σ为电导率，单位为s∙m-1，其倒数为电阻率。电阻与晶体结构的关系纳米晶金属电导的尺寸效应纳米金属块体材料的电导电阻率与晶粒尺寸和温度的关系大家有疑问的，可以询问和交流纳米晶Pd块体的直流电阻温度系数和晶粒尺寸的关系纳米Ag块体的电阻温度系数与晶粒尺寸的关系纳米金属丝的电导量子化及特征纳米金属丝电导的测量方法主要包括：STM方法测量金属丝电导的基本工作原理示意图STM测量Au纳米丝电导机械可控劈裂结（MCBJ）显微图和整体结构示意图可控地分离连接点，即可控制地拉伸金属丝以形成几个纳米直径的连接区域。用MCBJ方法制备的金纳米联接和原子联接的HRTEM照片：(a)[100]方向形成的直径约为1nm的金丝和单原子连接，(b)[111]方向形成的只有一个金原子连接的双“金字塔”型收缩区，(c)[110]方向形成的杆状连接，(d)金纳米丝500条曲线的台阶分布，插图表示样品断裂前的电导曲线，显示出最后一个电导台阶。电导平台形成的原因STM测量Au纳米接触点电导研究表明，金属纳米丝电导受很多外界因素的影响，例如：不同量子通道Au纳米丝的I-V关系I-V曲线非线性分量产生原因电导波动及巨电导振荡Au纳米丝直径受脉冲激光照射影响图中实线表示电导的变化曲线，方框虚线表示脉冲激光的照射时间和间隙。脉冲参数决定巨电导效应产生巨电导效应的主要原因3.2.2单电子效应及其应用单电子效应的基础知识量子遂穿的定义及描述库仑阻塞效应的定义及描述库仑振荡的定义及描述库仑平台的定义及描述库仑岛的定义及描述恒压源驱动的串联双结I-U曲线上的库仑台阶产生库仑台阶的条件单电子现象的实验观察电子通道实验的描述通道结构中的栅极排列（F与C之间距离为1um）电导随栅极电压的振荡不同栅极电压对库仑台阶的影响单电子效应的应用单电子效应是设计和制造各种固体纳米电子器件或单电子器件的基础。完整的固体纳米电子器件由被势垒包围的库仑岛和发射或源极、集电极或漏极组成。单电子效应的一个最有希望也是最有前途的应用就是单电子晶体管，它可用作超大容量的存储器。单电子效应的应用表中，u为库仑岛内的一个电子受到所有其它电子的排斥能量，亦称为充电能。Δε为库仑导内电子的分离能隙。单电子晶体管量子点器件共振遂穿二极管RTD和RTT具有以下特点：高频高速工作：由于隧穿是载流子输运的最快机制之一，而且RTD活性尺度极小，决定了RTD具有非常快的工作速度和非常高的工作频率。低工作电压和低功耗：典型RTD的工作电压为0.2～0.5V，一般工作电流为mA数量级，如果在材料生长中加入预势垒层，电流为μA数量级，可实现低功耗应用。用RTD做成的SRAM的功耗为50nW/单元。负阻为RTD和RTT的基本特点。单电子器件面临的困难3.2.3纳米材料的介电性能介电材料或电介质是以电极化为基本电学性能的材料。所谓电极化，是指材料中的原子或离子的正、负电荷中心在电场作用下相对移动（产生电位移）从而导致电矩的现象。产生电极化的主要机理有：电子位移极化：在外电场作用下原子的电子云和原子核发生相对位移。粒子位移极化：在外电场作用下正、负离子间发生相对位移。离子化合物是由正负离子按照一定堆积方式形成的，正负离子之间依靠静电引力形成离子键。离子晶体中，正负离子没有平动和转动，只有振动，粒子间距离虽有微动，但其方向和大小都是随机的。因此，整体上正电和负电重心是重合在一起的，保持电中性。在电场作用下，正、负离子分别沿着不同电场方向取向，趋向于与外电场一致的方向，产生的极化称作离子极化。自发极化：在32种点群的晶体中，有20个点群不具有中心对称，可因弹性变形极化，因而具有压电特性，这20中点群中又有10种点群具有唯一的极轴（自发极化轴）可出现自发极化。通常自发极化可因温度的变化而变化，被称为热释电性。具有热释电性晶体中又有一部分晶体的自发极化方向可在外电场下改变方向，这些晶体被称为铁电体。显然，铁电体同时具有热释电性、压电性和介电性，反之则不一定成立。这4种极化作用并非在任何类型的介电材料中都等额地存在。在一种类型的材料中，往往只有一种或二种极化起主导地位。一般说来，电子位移极化存在于一切类型的固体物质中，粒子位移极化主要存在于离子晶体中，取向极化主要存在于具有永久偶极的物质中，自发极化则主要存在于那些结构非理想的、内部可以发生某种长程电荷迁移的介电物质中。另外，上述4种极化率的大小程度也不相同，一般大小次序为：αe<αi<αd<αs在静电场中，电位移，其中、分别为真空和介质的相对介电常数，为电场。若