[发明专利]一种制备有机化合物单晶纳米结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备有机化合物单晶纳米结构的方法。

背景技术

纳米材料由于其具有的独特的性质，不仅在电子、光学、力学等器件方面有巨大的潜在应用前景，而且对化学、物理学、电子学、光学、材料科学以及生物科学等领域的基础研究有着深远意义。近年来，随着纳米科技的发展，无机和半导体纳米材料的制备得到了极大的发展，但是，由于有机分子的高温不稳定，构筑有机化合物纳米结构和纳米结构阵列，仍旧是当前研究的一个难点。最近，已有研究报道利用加载气的物理气相沉积制备了酞箐铜和氟代酞箐铜纳米带和纳米线，并发现这些纳米结构具有较好的半导体性能。但是，如何把有机化合物构筑成更为复杂的微纳米结构(纳米管、纳米塔状物等)及其阵列仍未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备有机化合物单晶纳米结构的方法。

本发明所提供的制备有机化合物单晶纳米结构的方法，包括如下步骤：

1)将基片和装有有机化合物粉末的石英舟放入石英管中，将石英管与真空系统相连接，并把石英管内的压力抽至10^-2-5pa；

2)将石英舟温度加热到有机物化合物的升华温度，同时加热基片到比有机化合物升华温度低130-180℃的温度，保持石英管内的真空度，在基片上生长得到有机化合物单晶纳米结构。

其中，优选的，石英管内的压力为1pa。常用有机化合物选自酞菁类化合物，卟啉类化合物，噻吩类化合物，喹啉类化合物。常用基片为单晶硅片，Si/SiO₂片，玻璃基片，陶瓷基片。

本发明方法利用有机物在真空条件下易于升华的特点，通过适当的加热使之升华，并在低温区合适的基底上沉积生长，所得产物即为单晶纳米结构。一方面，因没有载气碰撞或与氧气反应，所以升华的有机物分子能够保持原有的分子结构；另一方面，有机分子在高温下升华所带来的动能帮助其在低温沉积时调整本身相对位置，使其形成晶体结构。通过有机物分子蒸气的压力，加热温度，基底温度以及样品的沉积生长时间，就能够调控有机化合物纳米结构的形貌，例如纳米管，纳米塔状物，纳米线/带、纳米片层、纳米花瓣等，同时也能够得到这些纳米结构的阵列。本发明不仅简单易行，而且不需要使用模板和催化剂；得到的纳米结构结晶好，无缺陷，纯度高，并且实验的重现性也较好。与其它现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.本发明巧妙利用真空泵持续工作造成的压力，使样品分子从高温区转移到低温区，并在基底上沉积生长，不需要通入载气，因而具有简单经济，操作方便，生长迅速等优点；

2.由于生长过程是在真空条件下完成，样品的升华温度低，不易氧化；由于没有载气的影响，有机分子升华后不与载气分子碰撞分解，因此样品纯度高，结晶度好。同时，整个实验过程在真空中完成，不受载气流涨落的影响，所以实验的重现性较好，达到产物形貌的完全可控。

3.有机化合物单晶纳米结构的形貌决定于有机化合物的性质，生长过程中有机化合物蒸气的压力以及基底的类别来控制。因此，通过调整有机化合物分子类别和实验条件可以得到形貌各异的有机化合物单晶纳米结构。

4.通过本发明制备的有机分子纳米结构为单晶结构，物理化学性质均一，适合用于构筑稳定的纳米电子器件。

5.本发明使用范围广泛，可用于制备各种有机分子纳米结构及其阵列。

附图说明

图1为为制备有机化合物单晶纳米结构设备的结构示意图；

图2为所得氯代铜酞箐纳米四方管阵列的SEM照片；

图3为所得氟代铜酞箐纳米带状阵列的扫描电子显微镜照片；

图4为所得铜酞箐纳米线的扫描电子显微镜照片；

图5为所得氯代铁酞箐四方纳米塔的扫描电子显微镜照片；

图6为所得氯代铁酞箐纳米花瓣的扫描电子显微镜照片；

图7为所得Alq₃纳米片层阵列的扫描电子显微镜照片；

图8为所得(dppy)BF纳米线的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，为制备有机化合物单晶纳米结构设备的结构示意图，图中，1为水平管式加热炉；2为石英管；3为石英舟；4为样品生长基片，5为高真空系统：它由真空指示计6、冷井7、扩散泵8和机械泵9组成。