[发明专利]一种PbAgTe三元纳米线制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PbAgTe三元纳米线制备方法，属于相变存储和热电纳米材料技术领域。

背景技术

人们对相变存储和热电纳米材料的认识已经有很悠久的历史。硫系化合物随机存储器简称C-RAM，是基于Ovshinshy在20世纪60年代末提出的奥弗辛斯基电子效应的存储器。C-RAM利用电能使材料在晶态与非晶态之间相互转换，以实现信息的写入与擦除，信息的读出靠测量电阻的变化实现。自从第一台具有存储功能的计算机问世以来到各种移动多媒体应用的普及化，存储技术给人们带来了巨大的利润。C-RAM由于只有存储单元的尺寸达到纳米尺度时才能充分体现其优越性，因此在掌上设备普及化的今天，商务、娱乐、信息、通讯等种种功能被人们设想放在一个火柴盒般大的容器里。

从1823年塞贝克(Seebeck)发现热电效应到今天，人们一直不断探求和开发其可能的商业用途。热电转换技术是一种利用半导体材料将热能和电能进行相互转换的技术，可实现废热发电和极端环境能源供给以及电子制冷等技术应用。热电材料由于能将废弃的热能转化成有用的电能，因此在节约能源和发展新能源上都发挥了很大的作用。在当前世界范围的化石能源短缺的背景下，开发高性能热电材料受到了人们的广泛关注。热电材料的应用不需要使用传动部件，对环境没有污染、性能可靠、可以用来冷却和保温、使用寿命长，是一种具有广泛应用前景的环保材料。热电器件有望替代传统的制冷和发电技术。随着微小器件技术的发展，纳米线热电材料在微电子、人体健康等领域具有潜在的应用前景。如果将热电材料技术应用于大规模电厂发电，那么我们的生活环境将大为改观。

Pb-Ag-Te三元纳米线具有相变存储性能和热电性能。

虽然硫系化合物纳米粒子阵列和纳米线的合成技术已取得较大的进展，IBM、Samsun、中科院上海微系统所等采用较为复杂的多步模板法，得到Ge-Sb-Se和Ge-Sb-Te纳米粒子薄膜；Lankuorst等人结合离子刻蚀技术和经典的电子印刷术，制得Ge₂Sb₂Te₅和掺杂的SbTe纳米线存储器原型；中科院上海微系统所的科学家们利用聚焦离子束技术，通过TOP电极的尺寸纳米化来缩小相变薄膜存储器尺寸；Cui、Park、Agarwal采用气相沉积法制得了GeTe、Sb₂Te₃、Ge₂Sb₂Te₅纳米线(直径为30～100nm)，并采用聚焦离子束技术构筑了纳米线原型器件。但是用物理沉积法和多步法获得的纳米粒子的制备方法烦琐、普适性差，且需要昂贵的制膜设备。而用气相沉积法制得的纳米线的直径分布较宽(30～100纳米)，难以通过改变实验参数来调节纳米线尺寸的均一性。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成过程简单、制备的纳米线直径(32-38纳米)分布均匀、普适性好、具有相变存储性能和热电性能的三元纳米线制备方法。

本发明PbAgTe三元纳米线的制备方法按如下步骤进行：

1)合成Te纳米线模板：在以聚四氟乙烯为内衬的反应釜中配制质量分数为3.02-7.41％的聚乙烯吡咯烷酮PVP K30溶液，然后配制质量分数为1.88-3.69％碲酸H₆TeO₆溶液，H₆TeO₆与PVP的质量比为0.10-0.29，在磁力搅拌下加入到盛有PVP溶液的反应釜中，继续搅拌5-15分钟使其形成均一溶液。然后在磁力搅拌下向釜中加入25％的氨水NH₃·H₂O使溶液的pH为10-11、加入85％的水合肼N₂H₄·H₂O使溶液从无色变成咖啡色，搅拌5分钟后将其密封置于180℃的烘箱中4小时。最后将反应釜冷却到室温得Te纳米线，旋蒸干燥Te纳米线，然后将干燥的Te产物溶解于10-30毫升的二次蒸馏水中得到Te模板溶液备用；

反应机理：碲酸H₆TeO₆被水合肼N₂H₄·H₂O还原生成Te，即2H₆TeO₆+3N₂H₄→2Te+3N₂+12H₂O；