从硒粉制备硒纳米线_GaN纳米线制备综述

来源:人文社科 发布时间:2019-06-24 05:37:04 点击:

  摘要:一维氮化镓纳米线具有与众不同的光学、力学和磁学性能,因此GaN作为半导体材料具有广阔的应用天空。文章着重从一维氮化镓纳米线的制备角度展开论述,主要制备方法包括激光辅助催化生长、氧化辅助生长、热化学气象沉积、电泳、催化剂辅助等方法。
  关键词:氮化镓;纳米线;制备方法
  
  GaN纳米线,由于材料维度的降低,产生了一系列诸如量子尺寸限制效应、小尺寸效应、表面效应、量子耦合效应和协同效应等奇异的特性,对材料的光、电、磁、热、力学性能有着显著的影响,从而使它们在新器件、新技术应用方面前景广阔,成为目前世界各国研究的热点。一维纳米线正因为引起人们的重视使它具有与众不同的光学、力学和磁学性能。GaN作为半导体材料具有广阔的应用天空。如UV、蓝光发射装置、高温微电子装置。尤其是在广电子领域拥有更加诱人的应用前景。
  一、激光辅助催化生长GaN纳米线
  生长GaN纳米线金属催化剂的选择非常关键,金属催化剂必须有合理的物理活性但化学性质稳定,催化剂必须和氮化镓能形成易混合的液相,而且在纳米线生长条件下不能形成比氮化镓更稳定的固相物,铁能溶解Ga和N,不能生成比GaN更稳定的化合物。所以Lieber等用激光剥离含有金属催化剂(Fe)的GaN靶,成功地制备出了GaN纳米线。图1是他们所用生长纳米线的设备示意图:1――入射激光;2――聚焦透镜;3――靶;4――管式炉;5――冷却收集装置;6――气体导管。
  二、用热化学气象沉积方法合成多孔纳米GaN线
  把Ga2O3(99.999%)和B2O3(99.9%)分别用机械球磨法碾磨20h,然后放到石英舟中,石英舟放在石英管的反应器中,矾土是由四水和氯化铁/六水合氯化镍为外衣的,并且用氩气作为干燥气。这种镓源有10cm,镓源温度为1200℃。产品沉积在衬层上,衬层温度为950℃,通过该方法所得氮化镓是直径为40nm、长度为1mm的纳米材料(见图2)。
  三、以镍为催化剂硅作衬底才用化学气相沉积法生长GaN纳米线
  图3为垂直化学气相沉积法生长GaN纳米线装置图,反应器由内外两层石英管组成。用0.5M的Ni(NO3)2・6H2O溶解在二次蒸馏水中配成含镍溶液。这种溶液用于催化剂和硅衬底的涂层。反应物硅用超声波洗涤,然后再烘箱内干燥24h。金属镓和氮化镓粉末置于石英反应器的内层作为镓源,含镍溶液作为涂层,硅衬底垂直放入镓源混合物中。石英反应器外层通入H2来提高反应温度。Ni(NO3)2在260℃下分解所得物NiO在通入氢气下,反应温度300℃下分解得到Ni,在反应温度700℃下关掉氢气,通入氨气,通入氢气的速度为20sccm,可得到GaN纳米线。
  四、通过氮化Ga2O3薄膜电泳沉积生长GaN纳米线
  第一步,用电泳法在GaAs衬底上沉积Ga2O3薄膜,然后用机械球磨机碾磨Ga2O3粉末,把所得粉末用120ml的酒精溶解,把0.452mmol硝酸加入到所配溶液中来提高电泳性能,接下来在超声波振荡器上振荡30min。用丙酮把GaAs极板洗涤干净,随后用异丙基醇,48%的HF溶液和去离子水处理GaAs极板。铂和GaAs分别作阳极和阴极,两极相距25mm,电压为290v,电泳时间2min,Ga2O3薄膜厚度大约是1um,均在室温下进行。第二步,把所得的产品放到石英舟上,在敞开的管式炉中内进行氮化。设定温度为900℃,当达到设定温度时,以300ml/min的速度冲入氮气,维持20min,来排除空气,随后把样品放入管式炉中,在这样的实验环境中Ga2O3和NH3反应10min。等完全反应后,把其冷却到室温,即可得到GaN纳米线(见图4)。
  参考文献:
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  3、郑冬梅.GaN基材料的特性及应用[J].三明学院学报,2005(2).
  (作者单位:河北科技师范学院理化学院)

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