[發明專利]一種制備銅摻雜氧化鋅納米梳的方法

有效

• 申請號: 201310300203.8
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103382550A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 王金忠;蘭飛飛;王敦博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米材料的制備方法，尤其涉及一種銅摻雜氧化鋅納米梳的制備方法。

背景技術

氧化鋅(ZnO)是一種直接寬帶隙（3.37eV）化合物半導體材料，其室溫激子束縛能高達60?meV，其納米材料因有著豐富的表面形貌和結構，尤其是納米梳多層結構的氧化鋅，因其新穎的形貌和優異的光學性質，可應用于半導體發光器件、氣體傳感器件、壓電器件、太陽能電池、生物醫藥等領域而吸引了大量的注意了。

對于制備同時具有信息處理和信息存儲功能器件的首要條件是獲得具有室溫鐵磁性的半導體材料，而ZnO通過過渡金屬和稀土元素的摻雜可改性為一種優良的稀磁半導體材料，因此ZnO材料的摻雜和制備研究對于其在信息處理和信息存儲領域的應用有著重要意義。此外，元素摻雜不僅能改變ZnO的光電性能而且選擇不同的摻雜源還能獲得不同結構的納米材料。在眾多的摻雜源中，銅作為n型材料的補償劑以及光催化劑對于氧化鋅的性能和結構具有較大影響，并且銅離子半徑與鋅離子半徑十分接近，所以當銅以離子形式取代鋅離子后氧化鋅晶格畸變較小而應受到重點關注。

近幾年關于銅摻雜ZnO的研究已經引起了廣大學者的興趣，出現了大量關于銅摻雜氧化鋅的制備、摻雜對于氧化鋅室溫鐵磁性能以及光學和電學性能影響的報道，但是關于采用化學氣相沉積法（CVD）進行銅摻雜氧化鋅制備以及摻雜對于氧化鋅形貌和光致發光性能影響的相關報道卻鮮有出現，特別是關于銅摻雜氧化鋅納米梳子的制備更無詳盡報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單的銅摻雜氧化鋅納米梳的制備方法，該方法采用化學氣相沉積法首次在銅襯底表面合成出銅摻雜氧化鋅納米梳。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

1）將純銅基片進行超聲處理，然后浸泡在乙醇中待用。

2）將氧化鋅粉與碳粉按質量比1:1經研磨混合均勻放入石英舟中，移入管式爐加熱中心區域。

3）將超聲清洗過的純銅基片在惰性氣體中吹干，放入管式爐特定區域，之后向爐中通入惰性氣體。

4）設定啟動管式爐溫控程序，將系統升溫至910-920℃，保溫時間為30min。

5）待系統自然冷卻后將樣品取出，銅片表面附著的沉淀物即為銅摻雜氧化鋅納米梳。

本發明利用化學氣相沉積技術，以氧化鋅粉和碳粉為原料、以銅箔為襯底、摻雜劑和催化劑，來制備具有多層結構的銅摻雜氧化鋅納米梳。其原理就是通過加熱產生揮發性的物質，通過載氣氬氣將揮發性物質運輸到銅基片表面，在基片表面發生化學反應進而生成銅摻雜氧化鋅納米梳。本發明與現有技術的區別是首次直接通過銅箔獲得銅摻雜的氧化鋅納米梳，技術比較簡單。本發明的技術效果如下：

1）化學氣相沉積方法具有操作方便，設備簡單，靈活性強等優勢，適用于工業化生產。

2）生長過程中，銅作為摻雜劑和催化劑，無需單獨添加催化劑。

3）制備出的銅摻雜納米梳為多層結構，具有較大的比表面積。

4）工藝簡單，且通過改變工藝參數，可以控制銅在氧化鋅納米梳中的摻雜含量。

附圖說明

圖1為不同溫度下生長樣品的XRD譜，(a):?900℃，(b):?910℃，(c):?920℃，930℃；

圖2為900℃溫度下生長樣品的SEM照片；

圖3為910℃溫度下生長樣品的SEM照片；

圖4為920℃溫度下生長樣品的SEM照片；

圖5為930℃溫度下生長樣品的SEM照片。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

具體實施方式一：本發明的銅摻雜氧化鋅納米梳的制備方法，其具體實施方式如下：

1）將銅片切割為1.5cm????????????????????????????????????????????????1.5cm大小。

2）將1.5cm1.5cm純銅基片浸入稀鹽酸中超聲清洗10min，去除表面氧化物，然后分別在丙酮、去離子水以及乙醇溶液中各超聲清洗10min后，浸泡在乙醇中待用。

3）將氧化鋅粉與碳粉按質量比1:1經研磨混合均勻放入石英舟中，移入管式爐加熱中心區域。

4）將超聲清洗過的襯底（純銅基片）在氬氣中吹干，放入管式爐特定區域，之后向爐中通入氬氣。

5）設定啟動管式爐溫控程序，將系統升溫至920℃，保溫時間為30min。