[發(fā)明專利]硅化鐵納米線的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810066399.8
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101549869A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設計）人: 孫海林;姜開利;李群慶;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號: C01B33/06
• 分類號: C01B33/06;B82B3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料的制備方法，尤其涉及一種硅化鐵納米線的制備方法。

背景技術(shù)

半導體工業(yè)的發(fā)展方向是更小、更快、更低能耗。然而，從微米電子時代進入納米電子時代之后，傳統(tǒng)的半導體制造技術(shù)--光刻工藝(“自上而下”的技術(shù))顯得越來越難以滿足現(xiàn)在和未來的要求。由此，“自下而上”的技術(shù)，或稱為自組裝技術(shù)被認為是未來發(fā)展的趨勢。目前，人們已經(jīng)利用這種自組裝技術(shù)合成了各種納米結(jié)構(gòu)，包括納米線、納米管，其潛在的應用領(lǐng)域包括納米電子、納米光學、納米感測器等。

硅化鐵納米線(FeSi?nanowires)是一種窄禁帶半導體，且具有獨特的磁學性能，在自旋電子學領(lǐng)域有著廣泛的應用前景(請參見，Vapor-Phase?Synthesisand?Characterization?of?ε-FeSi?nanowires，Advanced?Material，Vol18，P1437-1440(2006))。

現(xiàn)有技術(shù)提供一種硅化鐵納米線的制備方法，其具體包括以下步驟：提供一硅片作為生長基底；將該生長基底置入管式爐中的瓷舟內(nèi)；將一定量的三氯化鐵(FeCl₃)粉體(沸點為319℃)置入瓷舟內(nèi)，且該三氯化鐵粉體位于瓷舟內(nèi)的靠近入氣口一側(cè)；向該管式爐中通入氮氣，同時加熱該管式爐至生長溫度，蒸發(fā)的三氯化鐵被氮氣帶到生長基底上方，并于生長基底接觸，發(fā)生反應，長出硅化鐵納米線。該硅化鐵納米線無序分布在生長基底表面，且其沿著[111]方向生長。

然而，采用上述方法制備硅化鐵納米線，由于三氯化鐵與硅的反應不易發(fā)生，所以通常需要較高的生長溫度，一般生長溫度在1100℃以上。因此，不利于節(jié)省能源以及大規(guī)模生產(chǎn)。其次，采用該方法只能在硅片上生長硅化鐵納米線，限制了其應用范圍。

有鑒于此，確有必要提供一種可以在較低溫度下，且可以在不同生長基底上生長硅化鐵納米線的方法。

發(fā)明內(nèi)容

一種硅化鐵納米線的制備方法，其具體包括以下步驟：提供一生長裝置，且該生長裝置包括一加熱爐以及一反應室；提供一定量的鐵粉與一生長基底，并將該鐵粉與生長基底間隔置入反應室內(nèi)；向反應室通入硅源氣體，并加熱至600～1200℃，在生長基底上生長得到硅化鐵納米線。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的制備硅化鐵納米線的方法中，由于鐵元素具有較強的還原性，鐵粉與硅源氣體的反應容易發(fā)生，所以可以在較低的生長溫度下生長硅化鐵納米線。因此，有利于節(jié)省能源，減低制備成本，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。而且，本發(fā)明還可以在不同生長基底上生長硅化鐵納米線，擴大其應用范圍。

附圖說明

圖1為本技術(shù)方案實施例的硅化鐵納米線的制備方法流程圖。

圖2為本技術(shù)方案實施例制備硅化鐵納米線的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本技術(shù)方案實施例制備的硅化鐵納米線團簇的掃描電鏡照片。

圖4為本技術(shù)方案實施例制備的硅化鐵納米線的掃描電鏡照片。

圖5為本技術(shù)方案實施例制備的硅化鐵納米線的透射電鏡照片。

圖6為本技術(shù)方案實施例制備的硅化鐵納米線的X射線衍射圖譜。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本技術(shù)方案作進一步的詳細說明。

請參閱圖1及圖2，本技術(shù)方案實施例提供一種硅化鐵納米線的制備方法，其具體包括以下步驟：

步驟一，提供一生長裝置30，且該生長裝置30包括一加熱爐302以及一反應室304。

本實施例中，所述反應室304優(yōu)選為一石英管，其兩端分別具有一入氣口306和一出氣口308。該石英管置于加熱爐302內(nèi)可移動，且其長度比加熱爐302長，這樣使得在實驗中推、拉移動石英管時，總能保持石英管有一部分可以置于加熱爐302的內(nèi)部。

該反應室304內(nèi)還包括一承載裝置310，該承載裝置310為一高熔點的容器。本實施例中，承載裝置310優(yōu)選為一陶瓷反應舟，該陶瓷反應舟的形狀不限，其大小可以根據(jù)反應室304的大小而選擇。

步驟二，提供一定量的鐵粉314與一生長基底312，并將該鐵粉314與生長基底312間隔置入反應室304內(nèi)。

在使用前，先將該鐵粉314置入稀釋的酸性溶液中浸泡2～10分鐘，除去鐵粉314的表面氧化層與雜質(zhì)。本實施例中，酸性溶液優(yōu)選為稀釋的鹽酸溶液。采用稀釋的鹽酸溶液浸泡鐵粉314，不但可以除去鐵粉314的表面氧化層與雜質(zhì)，還可以在鐵粉314表面形成一鐵的氯化物層。由于鐵的氯化物容易蒸發(fā)，所以提高了鐵粉314的表面活性。