制备笋形GaN纳米线的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103641081103641081A(43)申请公布日2014.03.19(21)申请号201310608840.1(22)申请日2013.11.22(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人李恩玲宋莎马德明(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人李娜(51)Int.Cl.C01B21/06(2006.01)B82Y40/00(2011.01)B82Y30/00(2011.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称制备笋形GaN纳米线的方法(57)摘要制备笋形GaN纳米线的方法，将附有Pt纳米颗粒的硅片放入清洁的石英舟内，使Si衬底相对于前躯体粉末在石英舟中的位置位于气流的下游，然后将石英舟置于电阻炉的恒温区，向炉腔内第一次通入氮气，以赶出残余的空气；然后，使电阻炉的温度升到设定温度，向炉腔内通入氨气后，在硅衬底上得到笋形GaN纳米线。本发明以Ga2O3为镓源、氨气为氮源、Pt为催化剂，用CVD法在特定的工艺条件下，在硅衬底上制备出笋形六方纤锌矿单晶GaN纳米线，其场发射增强因子为646，发光峰位于364nm，具有优良的光学和电学特性。CN103641081ACN103648ACN103641081A权利要求书1/1页1.制备笋形GaN纳米线的方法，其特征在于：将附有Pt纳米颗粒的硅片放入清洁的石英舟内，使Si衬底相对于前躯体粉末在石英舟中的位置位于气流的下游，然后将石英舟置于电阻炉的恒温区，向炉腔内第一次通入氮气，以赶出残余的空气；然后，使电阻炉的温度升到设定温度，向炉腔内通入氨气后，在硅衬底上得到笋形GaN纳米线。2.如权利要求1所述的制备笋形GaN纳米线的方法，其特征在于：前躯体氧化镓粉末与硅衬底的距离为1cm左右。3.如权利要求1或2所述的制备笋形GaN纳米线的方法，其特征在于：向炉腔内通入氮气的流量为500mL/min。4.如权利要求3所述的制备笋形GaN纳米线的方法，其特征在于：电阻炉的设定温度为1000、1050、1100℃，以10℃/min的速率升温到设定温度。5.如权利要求4所述的制备笋形GaN纳米线的方法，其特征在于：向炉腔内分别通入氨气的流量依次为200、250、300mL/min。6.如权利要求5所述的制备GaN纳米线的方法，其特征在于：第二次通入氮气的流量为500mL/min。7.如权利要求6所述的制备GaN纳米线的方法，其特征在于：向炉腔内通入氨气和第二次通入氮气的时间间隔为15到25min。8.如权利要求7所述的制备GaN纳米线的方法，其特征在于：待炉内温度降至700℃，保持30min，最后自然冷却至室温。2CN103641081A说明书1/4页制备笋形GaN纳米线的方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料制备方法技术领域，具体涉及一种用CVD法制备笋形GaN纳米线的方法。背景技术[0002]从上世纪90年代碳纳米管的发现开始，一维纳米材料成了人们研究的热点之一。从基础科学的角度看，纳米材料的力、热、电、光、磁等性质，与传统块体材料有很大差异，其研究具有丰富的科学内容和重要的科学价值。从技术应用的角度看，电子信息技术的突飞猛进，对器件的微型化、灵敏度、集成度提出了更高的要求，器件的基本组成单元特征尺寸已经到了纳米量级，达到了传统材料和器件的制备、加工、构造的极限，必须要有新的基于纳米材料体系的科学技术才能解决这一问题。一维纳米材料是二十一世纪科研新的立足点，有望成为未来纳米器件的关键组成，其可控生长是其器件化的关键科学技术问题之一。[0003]特殊几何形貌的GaN纳米线可能会具有独特的光学和电学性能，因此备受关注。目前也有一些研究制备特殊形貌GaN纳米线的文献，但是还没有制备笋形GaN纳米线的研究。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种制备笋形GaN纳米线的方法，该方法制备的笋形GaN纳米线具有优良的发光和场发射特性。[0005]本发明的技术方案是，制备笋形GaN纳米线的方法，将附有Pt纳米颗粒的硅片放入清洁的石英舟内，使Si衬底相对于前躯体粉末在石英舟中的位置位于气流的下游，然后将石英舟置于电阻炉的恒温区，向炉腔内第一次通入氮气，以赶出残余的空气；然后，使电阻炉的温度升到设定温度，向炉腔内通入氨气后，第二次通入氮气排除多余的氨气，在硅衬底上得到GaN纳米线。[0006]本发明的特点还在于：[0007]前躯体氧化镓粉末与硅衬底的距离为1cm左右；[0008]向炉腔内通入氮气的流量为500sccm(即mL/min)；[0009]电阻炉的设定温度为1000、1050、1100℃，以10℃/min的速