[發明專利]一種三元硫屬半導體化合物納米帶的制備方法

有效

• 申請號: 200910116312.8
• 申請日: 2009-03-09
• 公開（公告）號: CN101503184A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 蔣陽;李國華;王春;藍新正;劉新梅
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 汪祥虬

技術領域

本發明屬于三元硫屬納米半導體化合物制備方法技術領域，具體涉及CdS_XSe_1-X和ZnS_XSe_1-X，0＜X＜1，半導體化合物納米帶的制備方法。?

背景技術

一維II-VI族半導體化合物屬于直接禁帶半導體化合物，已被廣泛應用于激光器、發光二級管和場效應管等電子器件的制造中。特別是禁帶連續可調的三元半導體化合物因可以用來制備具有連續激發波長的激光器，具有很強的工業應用前景。例如，美國《應用物理》(Appl.Phys.Lett.2007年，第90卷，第213114頁)指出，三元半導體納米帶可應用于制造近紅外光到紫外光的連續激光器中。然而制備禁帶連續可調的II-VI族半導體化合物至今仍是一個具有挑戰性的課題。德國《先進材料》(Advance?Materials，2005年，第17卷，第1372頁)報導了用熱蒸發與激光熔蝕共作用法制備ZnCdS三元合金化合物。《美國化學會》(Journal?of?American?Chemistry?Society，2005年，第127卷，15692頁)報導了用化學氣相沉積法通過熱蒸發CdS和CdSe的混合物制備CdSSe三元化合物。英國《納米技術》(Nanotechnology，2006年，第17卷，3775頁)報導了用脈沖激光沉積法制備CdSSe三元化合物。但上述這些制備三元化合物的方法都有不足之處，比如需激光輔助加熱等高價設備儀器，制備過程的可控性、可重復性差，特別是每次實驗所收集得到的三元化合物并非嚴格意義上的均一組分，它們是混合物而非純凈物，這是上述方法的最大的不足之處。因為上述方法其原理是在同一實驗體系中通過在基板上的不同溫度點收集不同組分的產物，由于同一體系中溫度的變化是連續的，即基板的溫度是連續的，這就導致在同一收集產物的基板上會得到各種組分的混合物而非純凈物，這是其合成原理造成的必然的不可避免的缺陷，因而大大的限制了其應用領域，而大部分電子應用領域對物質的純凈性要求非常高。?

發明內容

本發明提出一種禁帶連續可調的三元硫屬半導體化合物納米帶的制備方法，可從原理上確保制備出組分均一、成分連續可調的三元硫屬化合物，且制備過程可控性重復性好。?

本發明禁帶連續可調的三元硫屬半導體化合物納米帶的制備方法，其特征在于：先用流速為50-100標況毫升/分的氬氣或氮氣作為運載氣體，在800-1000℃對純凈化合物ZnSe或CdSe進行熱蒸發，氣壓保持在1.3×10⁴-5.2×10⁴Pa保溫1-3小時；再將體系降溫到600-800℃，將原運載氣體改為H₂S和Ar的混合氣，其中H₂S的體積百分含量在5-20％，混合氣總流速控制在50-100標況毫升/分，保持1.3×10⁴-5.2×10⁴Pa氣壓進行硫化，控制不同的硫化時間，即可得到不同組分的三元MS_XSe_1-X納米帶，其中M為Zn或Cd，0＜X＜1。

本發明采取先制備二元化合物納米帶再進行硫化退火處理的方法，從而得到了禁帶以及發光波長連續可調的三元硫屬半導體化合物納米帶。本發明方法從原理上確保了可制備出組分均一的三元硫屬半導體化合物納米帶，該半導體的組分連續可調，因而發光波長以及禁帶寬帶連續可調，且制備過程可控性重復性好。?

采用本發明方法，在合成三元納米帶的過程中的載氣流量不能太大，一般不大于100標況毫升/分，否則所得到的納米線的形貌均一性很差，但也不要低于50標況毫升/分，那樣產物的量太小；?

采用本發明方法，其中硫化時的關鍵是氣體H₂S的體積百分含量，最低不能少于5％，否則硫化過程無法進行；但也不應大于20％，否則三元化合物的含硫量不容易控制。?

采用本發明方法，可根據所要得到三元MS_XSe_1-X納米帶產物的組分，其中M為Zn或Cd，控制硫化時間從0-400min之間變化，其組分在0＜X＜1之間可調，通過控制不同的硫化時間來得到不同組分的三元MS_XSe_1-X納米帶。?

與已有的合成方法相比，本發明方法顯著進步的效果體現在：?