[发明专利]一种半导体CdS/CdSSe异质结纳米线及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种半导体CdS/CdSSe异质结纳米线及其制备方法；属于半导体材料制备技术领域。

技术背景：

纳米科技是当前世界各国争先发展的核心科技，将成为本世纪的主导技术，带动高新技术产业的发展，这一新兴领域为我国在高科技核心领域赶超西方发达国家带来了良好契机。纳米功能材料，特别是纳米半导体信息功能材料的合成、加工以及在信息功能器件上的应用是开发应用纳米技术的前提，将为推动我国在半导体技术核心领域的原创性，创造更为有利的条件。

半导体纳米线是新型微纳光电器件的基本构建单元。半导体纳米线不仅具有独特的几何结构，而且拥有许多优越的光电子学性质，因此过去20年中吸引了人们的广泛注意力。半导体纳米线的这些性质是光电领域许多重要应用的基础和支柱，将在新一代集成电路的构建和新型纳米激光器、光探测器、传感器、光伏器件、逻辑运算器件等设计中具有潜在地价值。例如，晶体纳米线可用作优越的波导微腔——增益介质全部位于单个物理实体内，这样半导体纳米线可用于制作纳米光波导和纳米激光器；在光照射下，半导体纳米线内光生载流子可在线内进行相干传播，光电响应速度快、灵敏度高，因此半导体纳米线是实现微纳超敏探测的重要元件。由于一维结构纳米线是单向的粒子输运通道，这大大提高光生载流子的输送效率和光电转换效率，因此是构建新型光伏器件的重要单元。

具有异质结的半导体纳米线作为半导体纳米线的一个重要分支，其是实现多功能新型纳米光电材料研究和应用的基础。异质结纳米线是指沿着纳米线的轴向，材料的能隙是不相同的，而且在不同材料的交界处有明显的界面。由于半导体带隙决定了材料的吸收光谱特征、发射过程和传播行为，因此带隙是光电应用中半导体材料的最重要参数之一。半导体能隙是包括absorption-based设备（光电探测器和太阳能电池），emission-based设备（激光，显示技术和发光二极管），propagationbased设备（激光腔和波导）在内的光学和光电子学应用的物理基础。由于天然半导体的带隙非常有限，因此通过不同半导体之间的成分组合来实现半导体异质结成为新的可调带隙的最直接方法。

传统的平面外延技术依赖于单晶衬底和晶格匹配来实现高质量晶体的生长。对于给定的衬底，生长材料的组分（能隙）调节范围相当有限。然而，纳米线具有独特的生长机制和特殊性质，为开展半导体能带工程研究提供了可行的途径。纳米线生长技术为获得新型半导体异质结或者用平面生长技术无法得到的有着新组分的合金半导体材料提供了可能。异质结纳米线是指沿着纳米线的轴向，材料的能隙是不相同的，而且在不同材料的交界处有明显的界面。传统的薄膜生长技术对晶格匹配有限制，实现半导体异质结的生长面临很大困难。随着纳米生长技术的发展，实现梯度能隙半导体纳米结构（纳米线）已成为可能。但是，生长出具有清晰界面的半导体异质结纳米线，仍然面临巨大挑战。

最近，科学家通过分子束外延法，金属有机气相外延法，湿化学法等不同制备方法合成了异质结纳米线。如Si/Ge，InP/InAsP,GaN/AlGaN等，但是这些合成方法生长的材料种类有限，操作复杂，合成成本很高，产量低，不利于大规模生产，系统维护成本偏高等缺陷。利用这些方法合成的材料，由于技术瓶颈导致纳米线长度很短（通常小于5微米），不利于大规模的集成和应用。

常规的化学气相沉积法（常规CVD法）是材料生长中的重要方法之一，他的优点在于系统搭建简便，成本低廉，操作简便，产率高。特别是，化学气象沉积法可以使用各种不同种类的固体蒸发原材料。但是，由于高温条件下，蒸汽难于控制（产生的蒸汽难于排出腔体内部），不能精确地控制每一段时间的生长，不容易长成异质结结构，导致这一方法很难大规模的应用于制备高质量异质结纳米线。

关于CdS/CdSSe异质结纳米线的研究，在现有文献中还未见报道。

发明内容：

本发明针对现有技术的不足，开创性的提供一种半导体CdS/CdSSe异质结纳米线及其制备方法；得到了长度为50-100微米，直径为80-400纳米的CdS/CdSSe异质结纳米线。

本发明一种半导体CdS/CdSSe异质结纳米线，所述CdS/CdSSe异质结纳米线中CdS纳米线与CdSSe纳米线之间的界面为陡峭界面；所述陡峭界面是界面两侧物质的成分和晶体结构完全不同的界面。

本发明一种半导体CdS/CdSSe异质结纳米线，所述CdS纳米线为单晶结构纳米线；所述CdSSe纳米线为单晶结构纳米线。