[发明专利]一种具有纤锌矿结构纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有纤锌矿结构纳米材料的制备方法。

背景技术

开发利用宽禁带半导体的较短波长区已经成为半导体、太阳能电池、光电子学等未来发展趋势。紫外光能够运用到高效LED，高密度光存储和DNA分析（利用紫外激光器），有效感应的日盲检测器等。宽带隙半导体的紫外功能在透明装置和电极方面也有潜在应用价值。纤锌矿结构Zn（Cd）-VIA族二元化合物、Zn（Cd）-X-VIA族三元化合物（X=Mg、Al）、IIIA族-VA族二元化合物、IIIA族-VA族三元化合物具有禁带宽等优良特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有纤锌矿结构纳米材料的制备方法，由于纤锌矿结构具有宽禁带、高量子转换效率等优点，因此，本发明制备的纳米材料将广泛应用于激光，传感器，太阳能电池，场发射显示等器件。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有纤锌矿结构纳米材料的制备方法，所述具有纤锌矿结构纳米材料包含具有纤锌矿结构的纳米颗粒、纳米线、纳米管和薄膜，其中，

所述纳米线或纳米管的制备方法利用多孔模板为引导，结合自组装方式制备纳米线或纳米管；

所述薄膜的制备方法为采用磁控溅射、分子束外延、化学气相沉积、激光溅射、电泳沉积制备；

所述纳米管的制备方法为利用上述得到的纳米线、纳米管或薄膜经过物理研磨而得。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述纤锌矿结构纳米材料为具有Zn/Cd-VIA族二元化合物、Zn-X-VIA族三元化合物、IIIA族-VA族二元化合物、IIIA族-VA族三元化合物的纳米材料，其中X代表Mg或Al，其中，化合物中IIIA族元素为Al、Ga、In；VA族元素为N、P、As；VIA族元素为O、S、Se、Te。

进一步，所述多孔模板的厚度为100nm～1000μm，所述多孔模板分为无机多孔模板或有机多孔模板。

进一步，所述无机多孔模板为使用硫酸、磷酸或草酸在20V～200V电压条件下阳极氧化制备的多孔氧化铝模板，所述有机多孔模板为径迹蚀刻聚碳酸酯膜、径迹蚀刻聚脂膜、聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯制备的多孔有机薄膜、通过微加工技术制备的有机柔性透明多孔模板中的一种。

进一步，所述电压为直流或交流电压，所述微加工技术为电子束曝光或刻蚀。

进一步，所述径迹蚀刻聚碳酸脂膜或径迹蚀刻聚酯膜是利用核裂变碎片或重离子加速器对高分子薄膜（聚碳酸酯或聚酯）进行轰击，而后径迹处的裂解分子被化学试剂的腐蚀形成与膜面垂直的孔道，孔径范围为10nm～8μm。

进一步，所述聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯制备的多孔有机薄膜，通过利用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）以及聚苯乙烯（PS）不同的刻蚀速率，得到的多孔有机薄膜。

进一步，所述微加工技术制备的有机柔性透明多孔模板材料，在制备聚酯（PET）薄膜的基础上，结合微加工掩膜工艺电子束刻蚀技术对PET薄膜进行处理，最后用强氧化剂进行腐蚀得到多孔聚酯薄膜，通过控制辐照剂量、腐蚀时间及温度可以得到孔径、孔密度分布、薄膜厚度可控的有机柔性透明多孔高分子薄膜材料。

进一步，所述自组装方式为电化学沉积、原子层沉积、溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、模板气相沉积中的一种。

进一步，所述电化学沉积通过控制沉积电势、沉积时间、沉积液配方和选择不同的多孔模板，实现纳米管或纳米线的制备。

进一步，所述溶胶-凝胶法是常见的制备金属或金属氧化物块体、薄膜材料的基本方法，与多孔模板相结合，能得到金属氧化物的纳米管或纳米线，通过后续氢气还原处理即可得到金属或合金的纳米管或纳米线。

进一步，所述模板气相沉积是采用一般化学气相沉积的方法，结合多孔模板技术，在多孔模板内生长出形貌由多孔模板控制的纳米材料。

进一步，所述磁控溅射为在纯净的衬底上溅射一层缓冲层，通过溅射功率、溅射速率、气压实现薄膜的制备。

进一步，所述激光溅射为在纯净的衬底上溅射一层缓冲层，通过调节激光功率、气压，实现薄膜的制备。

进一步，所述分子束外延为在纯净的衬底上溅射一层缓冲层，通过调节功率、气压。

进一步，所述化学气相沉积法为在纯净的衬底上沉积铅锌矿结构化合物薄膜，通过调节生长温度，实现薄膜的制备。

进一步，所述电泳沉积法为在纯净的衬底上沉积铅锌矿结构化合物薄膜，通过调节沉积电压、溶液浓度，实现薄膜的制备。