[發明專利]用模板法制備硫化鋅量子線的方法

無效

• 申請號: 200810208059.4
• 申請日: 2008-12-29
• 公開（公告）號: CN101532177A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 王繼強;茅惠兵;王基慶;朱自強
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B29/62;C30B30/02;C25D11/12;C25D11/18;H01L31/0296;H01L31/036
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司
• 代理人: 程宗德;石 昭

技術領域

本發明涉及一種用模板法制備硫化鋅量子線的方法，屬納米材料 制備的技術領域。

背景技術

量子線是指當材料的直徑與它的德布羅意波長相當時，會出現各 種量子效應、非定域量子相干效應、量子漲落和混沌、光生伏特效應 及非線性光學效應等的一維納米材料。基于量子尺寸效應、量子干涉 效應，量子隧穿效應以及非線性光學效應等的低維半導體材料是一種 人工構造的新型半導體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的 基礎。它的發展與應用，極有可能觸發新的技術革命。

硫化鋅量子線的量子尺寸效應使硫化鋅的能級改變、能隙變寬， 吸收和發射光譜向短波方向移動，直觀上表現為顏色的變化。量子線 的表面效應使其比表面積，表面能及表面結合能都迅速增大，導致硫 化鋅量子線表面原子輸運和構型的變化，同時也引起表面電子自旋構 象和電子能譜的變化，對其光學、電學及非線性光學等性質具有重要 影響，因此，硫化鋅量子線在光、電、磁、催化等方面應用潛能巨大， 已吸引了眾多科技工作者在其制備和應用方面進行大量的研究工作。

金屬硫化物具有優良的特性，特別是硫化鋅，是一種II～VI族直 接帶隙半導體，禁帶寬度為3.6eV，被廣泛應用于平板器，紅外檢測 器，光致發光器件，紅外窗口，太陽能電池，傳感器，激光器和生物 醫學等方面。化學氣相沉積(CVD)是合成硫化鋅一維納米材料的有 效方法，通常這些CVD合成要求很高的真空度和較為復雜的設備。另 外，目前關于硫化鋅納米材料的物相和粒徑的控制合成的研究仍非常 有限。目前人們對硫化鋅納米線的研究比較多，其直徑都在幾十個納 米以上，而對直徑僅有10納米左右的硫化鋅量子線的研究卻相當少。 用一般方法(比如溶膠-凝膠法、溶劑熱法等)制備的硫化鋅納米線， 由于直徑相對較大，表現不出非常優異的物理特性，無論是在其應用 方面還是對其研究上都存在著極大的限制。

發明內容

本發明的目的是提出一種用模板法制備硫化鋅量子線的方法。

為實現上述目的，本發明采用以下的技術方案。先用陽極氧化方 法在鋁基片的兩面依次形成阻擋層和含微孔陣列的氧化鋁層，阻擋層 是不含微孔陣列的氧化鋁層，微孔的孔徑大小為8～15nm，符合量子 線所要求達到的尺寸，再將鋁基片夾持在去鋁基夾具中去除鋁基片一 面的中心部分上的含微孔陣列的氧化鋁層、阻擋層、鋁基和鋁基片另 一面的氧化鋁層背面的阻擋層，卸去去鋁基夾具，得含微孔陣列的氧 化鋁納米模板，然后在去掉鋁基的一面的氧化鋁層上濺射一層金電 極，最后，用直流電沉積法在所述的納米模板的微孔中形成硫化鋅量 子線。用本發明的方法制得的硫化鋅量子線具有非常明顯的量子限制 效應，比表面積巨大，材料的純度高，密度和特性均勻，確保其比背 景技術制得的直徑較大的硫化鋅量子線，具有更加優異的性能。

現結合附圖詳細說明本發明的技術方案。

一種用模板法制備硫化鋅量子線的方法，其特征在于，具體操作 步驟：

第一步用傳統方法清洗基片4

取一純度為99.999％的鋁片，規格為20mm×20mm×0.5mm，作 為基片4，將其置于丙酮中進行超聲清洗，清洗后放入烘箱中干燥， 再置于氮氣氣氛中，450℃～650℃下退火4小時～6小時，然后在體 積比為1∶4的高氯酸和乙醇的混合溶液中進行電化學拋光，拋光溫度 為0℃～10℃，拋光時間為30秒～50秒，最后用酸溶液或堿溶液清洗 基片4表面；

第二步一次陽極氧化

將經第一步處理的基片4放入濃度為12wt％～16wt％的硫酸溶液 中，在-6℃～6℃下進行第一次陽極氧化，陰極和陽極分別是鉑片和 基片4，陽極氧化的電壓、電流和時間分別為20伏、1mA～10mA和2 小時～5小時，在基片4的正面和背面上分別形成正面阻擋層3和背 面阻擋層5，正面阻擋層3和背面阻擋層5是不含微孔陣列的氧化鋁 層，繼而在正面阻擋層3和背面阻擋層5上分別形成正面氧化鋁層2 和背面氧化鋁層6，正面氧化鋁層2和背面氧化鋁層6是含有微孔陣 列的氧化鋁層，但是一次陽極氧化形成的微孔陣列，其微孔的孔徑大 小不夠均勻，其陣列的排列不夠整齊，需要進行二次陽極氧化；

第三步二次陽極氧化