[发明专利]一种常压下锗锡纳米材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种常压下锗锡纳米材料的制备方法，属于半导体纳米材料技术领域。包括以下步骤：S1、取硅片，在其表面喷涂金属催化剂处理；S2、将S1处理后的硅片平置于圆底瓷舟内的一端，其喷涂金属催化剂的一面朝上；将以质量比为20～10:1的锗粉和锡粉置于圆底瓷舟内的另一端，再将圆底瓷舟置于管式炉的加热腔内，并在位于装有锗粉和锡粉的一端以200sc·cm气体流量连续通入惰性气体，然后将管式炉从室温以5℃/min速率升温至800～850℃后，保温50～110min，再以5℃/min速率降至室温，即在硅片表面获得锗锡纳米材料。本发明能够快速直接制备锗锡纳米材料，在整个制备过程中不需要废气处理、可以持续生产、设备简单，易操作。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料技术领域，具体涉及一种常压下锗锡纳米材料的制备方法。

背景技术

纳米科学与纳米技术是当前最活跃的领域之一，而一维半导体纳米材料由于具有很特殊的电学及光学的尺寸依赖性以及现代电子工业中的潜在应用已经越来越多的吸引了人们的广泛关注，对一维半导体纳米材料如纳米线等在纳米级的电子器件、传感器、连接导线等方面具有很好的应用前景。量子点是零维系统，是尺寸非常小的晶体结构，零维纳米点优异的电学、光学、热学性能已经越来越被人们熟知；纳米线是一种厚度在纳米范围的材料。是一种纳米尺度(1纳米＝10^-9米)的线，在这种尺度上，量子力学效应很重要，因此也被称作“量子线”。

锗(Ge)为IV主族元素,是一种重要的半导体材料。与块体硅相比,块体锗的某些性能在应用上更有优势：(1)锗的本征载流子(电子和空穴)迁移率高,室温下其迁移率分别为μ_n＝3900cm²/(V·s)和μ_p＝1900cm²/(V·s),而硅的载流子(电子和空穴)迁移率分别为μ_n＝1500cm²/(V·s)和μ_p＝450cm²/(V·s),在制备高频及快速转换器件方面很有潜力；(2)锗的本征载流子浓度高,其载流子浓度为2.4×10¹³/cm³,而硅的载流子浓度为1.45×10¹⁰/cm³；(3)锗的玻尔半径为24.3nm，远大于一般半导体材料的玻尔半径(例如硅的玻尔半径4.9nm)，所以锗量子点、纳米线更容易呈现量子限制效应等性能。因为与GaAs等III-V族材料有相近的晶格常数,锗与III-V族半导体材料更容易匹配，所以锗纳米材料在新型纳米电子器件、纳米连接导线等领域具有重要的潜在应用价值。

锗纳米点、线及阵列的电子输运、光致发光(PL)、光电导等性能也获得了广泛研究，这些都为推动锗纳米材料的实际应用奠定了良好的实验基础。目前，本领域技术人员已经采用激光烧蚀、化学气相沉积(CVD)、热蒸发、模板法、超临界溶液法、等离子体技术及磁控溅射等技术制备出了高质量的锗纳米点、线及其阵列。现有的这些技术使用的温度和压力条件苛刻，时间成本大、使用设备昂贵，尤其采用化学法合成法试剂难以去除，影响实验测试结果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种常压下锗锡纳米材料的制备方法，能够快速直接制备锗锡纳米材料，在整个制备过程中不需要废气处理、可以持续生产、设备简单，易操作。

本发明的目的是提供一种常压下锗锡纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、取硅片，在其表面喷涂金属催化剂处理；

S2、将S1处理后的硅片平置于圆底瓷舟内的一端，其喷涂金属催化剂的一面朝上；

将以质量比为20～10:1的锗粉和锡粉置于圆底瓷舟内的另一端，再将圆底瓷舟置于管式炉的加热腔内，并在位于装有锗粉和锡粉的一端以200sc·cm气体流量连续通入惰性气体，然后将管式炉从室温以5℃/min速率升温至800～850℃后，保温50～110min，再以5℃/min速率降至室温，即在硅片表面获得锗锡纳米材料。