[发明专利]一种p型CdS纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于CdS纳米线的制备领域，特别涉及一种p型CdS纳米线的制备方法。

背景技术

近年来，一维纳米结构材料因其与块体材料所不同的独特光学、电学性质，引起了人们广泛的兴趣。它们不仅提供了一个研究低维物体物理性质的理想体系，也是构筑纳米级电子、光子器件的重要结构单元。

CdS是一种II-VI族的宽带隙半导体材料，室温下其禁带宽度为2.4eV，目前，CdS一维纳米结构的研究方面已经取得了一定的进展，在发光二极管、太阳能电池或其它光电器件上有着潜在的应用前景。但是，由于II-VI族半导体的自补偿效应，CdS纳米线的p型掺杂问题一直是人们研究的热点、难点。在本征CdS纳米线内部容易产生各种施主型缺陷，发生自补偿作用使得p型CdS纳米线难以制备。这在很大程度上制约了CdS纳米线在光电器件方面的应用。虽然V族元素如N，P掺杂CdS纳米线呈现p型导电性，但V族元素掺杂CdS性能稳定性差。因此，探索p型CdS纳米线的制备方法是非常急需也是非常具有挑战性的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种p型CdS纳米线的制备方法，该发明制备工艺简单易行，采用一步法即可完成，重复性好，克服了p型CdS纳米线制备的困难且稳定性好；所得产物有望大大推进基于CdS纳米线光电器件的发展，特别是有望解决宽带隙II-VI半导体材料p型掺杂的技术难题。

本发明的一种p型CdS纳米线的制备方法，包括：

(1)将CdS粉末和Sn粉末按质量比2～4∶1混合置于管式炉的三氧化二铝舟上，以p型硅基片为衬底，放入原材料下风方向的三氧化二铝舟中；

(2)持续抽真空控制炉内压力为200～300Torr(1Torr≈133Pa)，同时通入流量为50～100sccm的氩气；

(3)控制反应管中央温度为800～900℃，保温2～4h后，自然冷却至室温，即得。

所述p型硅基片型号为100，表面镀有厚度为50的金膜。

有益效果

(1)本发明制备工艺简单易行，采用一步法即可完成，重复性好，克服了p型CdS纳米线制备的困难且稳定性好；

(2)本发明所得产物有望大大推进基于CdS纳米线光电器件的发展，特别是有望解决宽带隙II-VI半导体材料p型掺杂的技术难题。

附图说明

图1为实验设备示意图；

图2为制备的CdS纳米线的变温光致发光谱；

图3为制备的CdS纳米线的X射线衍射图；其中Si的衍射峰来源于衬底。

图4为制备的CdS纳米线的扫描电子显微镜照片；

图5为p型CdS纳米线场效应管的结构示意图；

图6为用制备的CdS纳米线制作的场效应管的I_ds-V_gs特性曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

将CdS和Sn粉末以2∶1的质量比混合放置在反应管中间位置。以p型(100)硅基片为衬底，将其放在距反应管中间下风方向约30cm处三氧化二铝舟中，反应管一端接供气系统，另一端接机械泵，保持压力为300Torr(1Torr≈133Pa)，同时持续通入流量为50～100sccm的氩气，实验中控制反应管中央温度为900℃，保温2h后，关闭加热电源，自然冷却至室温，得到黄色毛绒状物质。产物利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜(SEM)的表征和光致发光谱(PL)、电输运光电性能测试分析，制备的产物为CdS纳米线，呈现p型导电性，即制备出p型CdS纳米线。下面图是X射线粉末衍射、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL)和电输运测试分析结果。

图2是制备的p型CdS纳米线的扫描电子显微镜(SEM)照片。从图中可以看出产物均为线状，直径为几百纳米到一微米，长度为几微米到几十微米。

图3是与图2对应的p型CdS纳米线的X射线衍射花样(XRD)。图中的所有衍射峰可以指标为六方相CdS(JCPDS，75-1545)，证明了产物的纯度。