[發明專利]InN、GaN及AIN低維納米結構材料的合成方法

無效

• 申請號: 200910028440.7
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101477950A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 耿秀梅;劉海濱;程國勝
• 申請（專利權）人: 蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L21/208
• 分類號: H01L21/208;C23C18/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種半導體III族氮化物納米結構的合成方法，尤其涉及一種制備大批量高質量InN、GaN及AlN低維納米結構材料的方法。

背景技術

近期研究結果表明纖鋅礦結構的InN室溫禁帶寬度為0.7ev，而不是以前一直被廣泛應用的1.89ev。根據InN的這個禁帶寬度，III族氮化物基的光電子器件的發光波段范圍將從紫外拓展到近紅外。基于這個優勢，III族氮化物體系的一個重要潛在應用就是制備完全基于氮化物的高光電轉換效率太陽電池。對于In_1-xGa_xN一種三元合金，通過改變In與Ga的比例便可獲得由0.7eV到3.4eV這種區域中各種不同能帶寬度，這個能量范圍幾乎覆蓋整個太陽光譜(0.4～4eV)。

氮化鋁是另一重要的III族氮化物半導體，其帶寬大，化學性能穩定，與硅和其它III族氮化物半導體相容性好，并且擁有優越的場發射性能，目前報導固體氮化鋁可以構造成具有發射波長在210nm的LED，因此，氮化鋁是極具前景的新型光電功能材料。

當前國際報道大都采用MBE、MOVPE以及CVD等方法合成III族氮化物納米材料，雖然采用這些方法合成的納米結構具有完整的形貌結構和優良的光電性質，但是不可避免的需要價格昂貴的生長設備以及在材料生長過程中也需要腐蝕性或者一定毒性氣源參與反應。

此外，國內外還未見報導在離子液體中合成低成本、高質量、面向太陽能電池應用的III族氮化物納米結構。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，特點是：在離子液體中，加入氮源及相應的銦源、鎵源、鋁源，在溫度180～400℃下反應10h以上，過濾，有機溶劑洗滌、干燥，相應的獲得InN、GaN、AlN低維納米結構材料。

進一步地，上述的InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，所述離子液體采用甲基丁基咪唑氯、或甲基丁基咪唑四氟硼酸鹽、或甲基丁基咪唑六氟膦酸鹽等咪唑類離子液體(甲基丁基咪唑氯、或甲基丁基咪唑四氟硼酸鹽、或甲基丁基咪唑六氟膦酸鹽)、或吡啶類離子液體(N-丁基吡啶四氟硼酸鹽、或乙基吡啶溴)。

更進一步地，上述的InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，所述氮源采用1，1，1，3，3，3-六甲基二硅氮烷(HMDS)、或氮化鋰、或九甲基三硅胺(Tris(trimethylsily)amine)。

更進一步地，上述的InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，所述銦源采用醋酸銦、或乙二胺四乙酸銦絡合物(In-EDTA)、或氯化銦。

再進一步地，上述的InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，所述鎵源為乙酰丙酮鎵、或氯化鎵、或醋酸鎵。

再進一步地，上述的InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，所述鋁源為醋酸鋁、或氯化鋁、或鋁粉。

再進一步地，上述的InN、GaN及AlN低維納米結構材料的合成方法，有機溶劑為無水乙醇。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

本發明在離子液體中、低成本合成高質量的InN、GaN以及AlN低維納米結構材料，所采用的離子液體具有低熔點、非揮發性、良好導熱性和高熱穩定性、選擇性溶解力及可設計性等優點；反應和處理過程對環境友好。通過改變離子液體中不同的陰離子可以調控合成尺寸大小不同的納米結構材料。在離子液體中合成的納米結構材料具有均一的形貌結構，可以用于構造太陽電池的材料。整個合成過程簡單，成本低廉、合成過程高效，所合成的InN、GaN以及AlN納米結構質量非常高，便于工業化大規模生產，堪稱具有新穎性、創造性、實用性的好技術。

具體實施方式

本發明主要面向高效率太陽電池和發光二極管LED，提供在離子液體合成高質量InN、GaN以及AlN納米結構材料的方法。