[發明專利]一種催化劑輔助真空熱蒸發生長CdTe納米棒的方法

無效

• 申請號: 200810072867.2
• 申請日: 2008-04-28
• 公開（公告）號: CN101328615A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 簡基康;尚飛;孫言飛;吳榮;鄭毓峰
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B29/62;C30B23/00
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技術領域

本發明屬于納米結構生長領域，具體涉及一種催化劑輔助真空熱蒸發法生長微觀形貌為納米棒的CdTe薄膜的方法。

背景技術

CdTe在太陽光譜波段有很高的吸收系數，能有效的將太陽能轉化為電能，是一種優秀的光伏能源材料。以CdTe薄膜為吸收體材料的多晶薄膜光電池有廣闊的應用前景。近年來，納米材料的發展顯示，納米尺度的材料很可能有更優異的性質，可以制備出性能更好的器件。在納米材料中，一維納米材料，包括納米棒、納米線等有重要的技術應用前景，是當前材料科學技術研究的熱點之一。目前已有的眾多生長一維納米結構的方法中，熱蒸發法和化學氣相沉積法是操作相對簡單、成本廉價的方法。美國華盛頓大學Younan?Xia小組采用熱蒸發氣相法在Cu襯底的表面氧化生成了具有均勻陣列密度的CuO納米線陣列，參閱Nano?Lett.第12期第2卷1334-1338頁；中國中山大學N.S.Xu小組采用熱蒸發氣相法在(100)Si襯底上氧化生成了高度與直徑均一性良好的MoO₃納米線陣列，并且該納米線陣列具有良好的場發射特性，參閱Appl.Phys.Lett.第13期第83卷2653-2655頁；中科院物理所H.J.Gao小組在2005年使用直徑為0.3mm的鎢絲為蒸發源采用熱蒸發法在(111)Si襯底上生成具有強光致發光性質的WO納米線，參閱Appl.Phys.Lett.第86期第141901頁。上述方法均存在兩個過程：(1)熱蒸發過程；(2)氧化過程，因此這種方法只適合于制備金屬氧化物的納米結構，無法應用于其他非氧化合物納米結構的制備之中。

化學氣相沉積法在制備材料的納米棒、納米線等結構方面有大量的報道。如G.X.Wang等以CdSe粉為原料，以氬氣為載氣，在鍍金的襯底上生長了各種形貌的CdSe納米線，參閱Appl.Phys.Lett.2006年第88期第193115頁；Z.Q.Wang等以Cd棒和S粉為原料，氮氣為載氣，在無催化劑附著的不銹鋼襯底上生長了CdS納米帶，參閱Appl.Phys.Lett.2006年第89期第033102頁；R.M.Ma等以CdS粉為原料，氬氣為載氣，在鍍金的(111)Si襯底上生長出具有網絡結構的CdS納米線，參閱Nanotechnology?2007年第18期第205605頁。一般說來，化學氣相沉積生長納米棒或線要求用氣體來傳輸生長物。

可以看到，用熱蒸發氣相法制備納米結構的典型材料為金屬氧化物，化學氣相沉積法需要引入反應氣和載氣，并且很難在各種襯底上得到大面積形貌均勻的納米結構。而且，制備在ITO玻璃、石英玻璃、硅片上大面積沉積CdTe納米棒的工作還沒有見到報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種催化劑輔助真空熱蒸發法生長CdTe納米結構薄膜的方法，該方法能夠獲得微觀形貌為納米結構的CdTe薄膜。

本發明的實現采用了如下的技術方案：

一種催化劑輔助真空熱蒸發法生長CdTe納米棒的方法，其中，使用鉍金屬粉末做催化劑，高純CdTe粉末(99.5％)為原料，按CdTe粉末與鉍金屬粉末的摩爾比范圍為1∶0.25-1∶0.01，混合后置于反應舟中，作為蒸發源設置在真空加熱爐內，將襯底設置于水平距蒸發源為4毫米至2厘米，在真空度為2×10^-2-2×10^-3Pa，優選在2×10^-3時，熱蒸發沉積10min-15min，在襯底上獲得微觀形貌為納米結構的CdTe薄膜。

其中，所述納米結構為長度為30-50μm，直徑為100-300nm的納米線和/或長度為200-500nm，直徑為10-20nm的納米棒和/或主干直徑為300-500nm，分枝直徑為40-50nm的具有分枝狀結構的納米棒和/或直徑為200-300nm的陣列排布的納米線。

進一步地，所述襯底為ITO玻璃、石英玻璃、硅片等。

進一步地，所述真空加熱爐為電阻加熱爐，優選加熱器為鎳片加熱器的加熱爐，更優選蒸發源設置在鎳片加熱器上。

本發明的CdTe納米結構薄膜的方法，操作簡單易行，無需載氣，具有沉積面積大、形貌較均勻、適用于多種襯底的特點。

附圖說明

圖1實施例1產品的XRD圖譜，★表示催化劑Bi的衍射峰。

圖2實施例1產品的掃描電鏡圖片。

圖3實施例2產品的掃描電鏡圖片。

圖4實施例3產品的掃描電鏡圖片。

具體實施方式

實施例1