[發明專利]一種半導體CdS/CdSSe異質結納米線及其制備方法

有效

• 申請號: 201410071960.7
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103882514A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 潘安練;郭鵬飛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C30B23/02
• 分類號: C30B23/02;C30B29/62;C30B29/48;H01L31/0296;H01L31/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域：

本發明涉及一種半導體CdS/CdSSe異質結納米線及其制備方法；屬于半導體材料制備技術領域。

技術背景：

納米科技是當前世界各國爭先發展的核心科技，將成為本世紀的主導技術，帶動高新技術產業的發展，這一新興領域為我國在高科技核心領域趕超西方發達國家帶來了良好契機。納米功能材料，特別是納米半導體信息功能材料的合成、加工以及在信息功能器件上的應用是開發應用納米技術的前提，將為推動我國在半導體技術核心領域的原創性，創造更為有利的條件。

半導體納米線是新型微納光電器件的基本構建單元。半導體納米線不僅具有獨特的幾何結構，而且擁有許多優越的光電子學性質，因此過去20年中吸引了人們的廣泛注意力。半導體納米線的這些性質是光電領域許多重要應用的基礎和支柱，將在新一代集成電路的構建和新型納米激光器、光探測器、傳感器、光伏器件、邏輯運算器件等設計中具有潛在地價值。例如，晶體納米線可用作優越的波導微腔——增益介質全部位于單個物理實體內，這樣半導體納米線可用于制作納米光波導和納米激光器；在光照射下，半導體納米線內光生載流子可在線內進行相干傳播，光電響應速度快、靈敏度高，因此半導體納米線是實現微納超敏探測的重要元件。由于一維結構納米線是單向的粒子輸運通道，這大大提高光生載流子的輸送效率和光電轉換效率，因此是構建新型光伏器件的重要單元。

具有異質結的半導體納米線作為半導體納米線的一個重要分支，其是實現多功能新型納米光電材料研究和應用的基礎。異質結納米線是指沿著納米線的軸向，材料的能隙是不相同的，而且在不同材料的交界處有明顯的界面。由于半導體帶隙決定了材料的吸收光譜特征、發射過程和傳播行為，因此帶隙是光電應用中半導體材料的最重要參數之一。半導體能隙是包括absorption-based設備（光電探測器和太陽能電池），emission-based設備（激光，顯示技術和發光二極管），propagationbased設備（激光腔和波導）在內的光學和光電子學應用的物理基礎。由于天然半導體的帶隙非常有限，因此通過不同半導體之間的成分組合來實現半導體異質結成為新的可調帶隙的最直接方法。

傳統的平面外延技術依賴于單晶襯底和晶格匹配來實現高質量晶體的生長。對于給定的襯底，生長材料的組分（能隙）調節范圍相當有限。然而，納米線具有獨特的生長機制和特殊性質，為開展半導體能帶工程研究提供了可行的途徑。納米線生長技術為獲得新型半導體異質結或者用平面生長技術無法得到的有著新組分的合金半導體材料提供了可能。異質結納米線是指沿著納米線的軸向，材料的能隙是不相同的，而且在不同材料的交界處有明顯的界面。傳統的薄膜生長技術對晶格匹配有限制，實現半導體異質結的生長面臨很大困難。隨著納米生長技術的發展，實現梯度能隙半導體納米結構（納米線）已成為可能。但是，生長出具有清晰界面的半導體異質結納米線，仍然面臨巨大挑戰。

最近，科學家通過分子束外延法，金屬有機氣相外延法，濕化學法等不同制備方法合成了異質結納米線。如Si/Ge，InP/InAsP,GaN/AlGaN等，但是這些合成方法生長的材料種類有限，操作復雜，合成成本很高，產量低，不利于大規模生產，系統維護成本偏高等缺陷。利用這些方法合成的材料，由于技術瓶頸導致納米線長度很短（通常小于5微米），不利于大規模的集成和應用。

常規的化學氣相沉積法（常規CVD法）是材料生長中的重要方法之一，他的優點在于系統搭建簡便，成本低廉，操作簡便，產率高。特別是，化學氣象沉積法可以使用各種不同種類的固體蒸發原材料。但是，由于高溫條件下，蒸汽難于控制（產生的蒸汽難于排出腔體內部），不能精確地控制每一段時間的生長，不容易長成異質結結構，導致這一方法很難大規模的應用于制備高質量異質結納米線。

關于CdS/CdSSe異質結納米線的研究，在現有文獻中還未見報道。

發明內容：

本發明針對現有技術的不足，開創性的提供一種半導體CdS/CdSSe異質結納米線及其制備方法；得到了長度為50-100微米，直徑為80-400納米的CdS/CdSSe異質結納米線。

本發明一種半導體CdS/CdSSe異質結納米線，所述CdS/CdSSe異質結納米線中CdS納米線與CdSSe納米線之間的界面為陡峭界面；所述陡峭界面是界面兩側物質的成分和晶體結構完全不同的界面。

本發明一種半導體CdS/CdSSe異質結納米線，所述CdS納米線為單晶結構納米線；所述CdSSe納米線為單晶結構納米線。