[发明专利]一种多种形貌硫掺杂纳米ZnO的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫掺杂纳米ZnO的制备方法。

背景技术

ZnO纳米材料，是纳米材料中结构最为丰富的一种材料，包括纳米线、纳米 棒、纳米带、纳米管、纳米环、纳米弓、纳米花、纳米弹簧、纳米钉等。ZnO既 是半导体材料又是压电材料，ZnO纳米材料又出现了量子限域效应、宏观量子隧 道效应、小尺寸效应等新性质。这使得纳米ZnO比普通ZnO材料具有无法比拟 的特殊性能和新用途，在纳米电子、纳米光电子、生物医药、气敏传感器等领 域有广泛的应用前景。

纳米ZnO作为一种宽禁带半导体材料，掺杂可改变其禁带的能级结构，从 而改变电磁性能和光学性质，各种金属或非金属掺杂的ZnO纳米材料已被合成。 如利用化学气相沉积方法，制备出的硫掺杂的ZnO纳米线，当S取代ZnO中O 的位置，将会在导带底充满由杂质引入的过量载流子，导致近带边发射的蓝移， 即使所谓的Burstein-Mass效应，同时硫的波尔离子半径大于氧，使能带变宽， 导致光学性质发生变化，如紫外带边发射蓝移等；同时硫掺杂的纳米ZnO有助 于制备p型ZnO，可用于制备太阳能电池、气敏传感器、ZnO脱硫剂等。

现有制备硫掺杂ZnO的主要方法及其硫源和制得物的形貌如下表所示。

  方法   硫源   形貌   热蒸发   硫化铁   羽毛状   煅烧   硫化锌   微米球   热蒸发   硫粉   纳米钉，纳米线   化学溶液法   硫脲   纳米棒   化学气相沉积   硫粉   纳米线   物理气相沉积   硫化锌   纳米线

从表中可见，掺杂的硫源为硫化铁、硫化锌、硫单质以及硫的有机物—— 硫脲。掺杂方法多为在高温条件下进行，耗能，成本高，所用设备较为复杂； 只有化学溶液法是在低温条件下进行，但它是用锌粉在硅底上用气相法制备好 ZnO棒状阵列后，在硫脲的水溶液体系中再利用硫脲将部分ZnO转换形成硫掺杂， 其制备过程复杂，需要二步才能完成，并且ZnO棒状阵列的制备仍然是在高温 条件下进行。