[发明专利]一种Cu2O纳米笋结构的半导体材料及其制备方法无效
| 申请号： | 201110309144.1 | 申请日： | 2011-10-13 |
| 公开（公告）号： | CN102442834A | 公开（公告）日： | 2012-05-09 |
| 发明（设计）人： | 石慧;郁可;朱自强 | 申请（专利权）人： | 华东师范大学 |
| 主分类号： | C04B41/50 | 分类号： | C04B41/50;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 上海麦其知识产权代理事务所(普通合伙) 31257 | 代理人： | 董红曼 |
| 地址： | 200062 上*** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 cu sub 纳米 结构 半导体材料 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体涉及一种Cu2O纳米笋结构的半导体材料及其制备方法。
背景技术
Cu2O是一种p型半导体材料，其直接带隙约为2.17eV，具有很多独特的电学、光学和磁学性能，因而其在太阳能转换、光催化、传感器、抗菌、锂电池的电极的制作等领域具有广泛的应用。
过去的几十年，人们利用电化学沉积，水热等方法制备出了各种不同的Cu2O纳米结构，例如纳米线，立方体，八面体，十二面体，二十六面体，空心球等，并对这些纳米结构的各种光电特性进行了研究。近年来的研究热点主要是对Cu2O形貌的控制生长，实现大产量的制备，但是迄今为止能应用于大规模生产特点形貌的方法很少。一维结构的半导体纳米材料在光学和电学领域的应用潜力很强，但是由于Cu2O是赤铜矿结构，其一维纳米结构的制备很困难。
本发明解决了现有技术中一维Cu2O纳米结构的制备中所存在的成本高、成功率低的问题，提出了一种Cu2O纳米笋结构的半导体材料的制备方法，其具有原料少、对设备要求不高、成本低、产量大等有益效果。本发明制备方法首次制备出层次状的Cu2O纳米笋结构，本发明Cu2O纳米笋结构的半导体材料具有优化的光催化、场发射、传感等性能。
发明内容
本发明提出了一种Cu2O纳米笋结构的半导体材料，包括作为衬底的硅片和沉积在所述硅片上的Cu2O纳米笋结构晶体。
其中，所述Cu2O纳米笋结构晶体包括纳米棒和从所述纳米棒内衍生出来的周期性层状分支Cu2O晶体。
其中，所述Cu2O纳米笋结构晶体沿着一维轴向的直径大小为500~700 nm，所述周期性层状分支Cu2O晶体长度为15～20μm。
本发明还提出了一种所述Cu2O纳米笋结构的半导体材料的制备方法，其包括：
步骤a、将无水乙醇和水混合作为溶剂，加入Cu(CH3COO)2·H2O粉末和吡咯，搅拌均匀得到待反应液；
步骤b、将硅片水平放置在反应容器底部，缓缓加入所述待反应液；
步骤c、将所述反应容器密封，于160-190℃下进行反应；
步骤d、取出硅片，于60-70℃下烘干，得到所述Cu2O纳米笋结构的半导体材料。
其中，所述步骤a中无水乙醇和水的体积比例为1：2-2：7，所述Cu(CH3COO)2·H2O粉末和吡咯的加入量摩尔比为1:3-1:4；其中，Cu(CH3COO)2·H2O粉末的加入量为25±2.5mM/100mL溶剂。
其中，所述Cu(CH3COO)2·H2O粉末和吡咯均为分析纯。
其中，所述反应容器为100mL容量的特氟龙反应釜。
本发明中Cu2O纳米笋结构晶体是指一维纳米棒及沿纳米棒衍生出的周期性层状分支所组成的特殊晶体结构，其包括纳米棒和从纳米棒内衍生出来的周期性层状分支Cu2O晶体。
本发明的Cu2O纳米笋结构晶体，只能采用Cu(CH3COO)2·H2O作为铜源，加入吡咯的情况下才可制得，用CuCl2、CuSO4、CuBr2作为铜源均无Cu2O产物。
本发明的Cu2O纳米笋结构晶体，必须采用无水乙醇和去离子水的混合液作为溶剂才能制得，仅使用其中一种作为溶剂均无产物。
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