一种两步法制备氮化镓/硫化锌纳米异质结方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102659174A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102659174A(43)申请公布日2012.09.12(21)申请号201210133129.0(22)申请日2012.05.03(71)申请人新疆大学地址830046新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市天山区胜利路14号(72)发明人张艾莉简基康吴荣李锦孙言飞(51)Int.Cl.C01G9/08(2006.01)C01B21/06(2006.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书66页页附图附图11页(54)发明名称一种两步法制备氮化镓/硫化锌纳米异质结方法(57)摘要本发明公开了一种两步法制备氮化镓/硫化锌纳米异质结的方法，是通过以下工艺过程实现的：将装有一定量氧化镓（纯度为质量百分比99.999%）粉末的陶瓷舟置于长度为100cm的水平刚玉管式炉正中间，在距陶瓷舟20cm-25cm处放置镀金衬底，密闭管式炉抽真空到2×10-2-10-3Pa，Ar气保护下加热水平管式炉o到900-1080C后，通入200sccm的NH3气反应两小时，Ar气保护下自然冷却到室温，在衬底上得到淡黄色的产物。然后将沉积有淡黄色产物的衬底置于真空热蒸发装置上，沉积有淡黄色的产物的一面正对硫化锌源（纯度为质量百分比99.995%），源与衬底距离在1-2厘米，加热电流在100-180A，最后在衬底上产物变为深黄色。本发明所制备的为氮化镓/硫化锌纳米异质结，其特点是：用两步法制备了具有两种不同的异质结构，即纳米线状的核壳结构和糖葫芦状的异质结构。CN10265974ACN102659174A权利要求书1/1页1.一种通过两步法制备氮化镓/硫化锌纳米异质结的方法，其特征在于所制备产物表面形貌有两种，一种是核壳结构的纳米线状，另一种是糖葫芦状的纳米异质结；同时通过以下途径实现：将装有一定量氧化镓（Ga2O3）粉末的陶瓷舟放置到水平管式炉内一定位置，在离陶瓷舟一定距离处放置产物收集衬底，密封水平管式炉后抽真空到2×10-2-10-3Pa，然后通入Ar气,在Ar氛围中将水平管式炉升温到预设温度，停止通入Ar，通入预定流量的NH3气，反应两小时，最后Ar气保护下自然冷却到室温，在衬底上得到淡黄色产物；然后将衬底转移至真空热蒸发装置内，并在装置内部放置硫化锌源，将衬底上有沉积产物的一面正对硫化锌源，密封装置，抽真空，以一定的速率逐步增大加热电流直到预设值；反应结束后在衬底上有沉积产物的一面变为深黄色。2.如权利要求1所述，其特征在于，产物合成在水平管式炉和真空热蒸发装置内进行，所使用原料为氧化镓（Ga2O3）粉末和硫化锌粉末或金属镓和硫化锌粉末。3.如权利要求1所述，其特征在于，所用产物收集衬底可以是Si片、Mo片、石英片、SiC衬底或蓝宝石衬底。4.如权利要求1所述，其特征在于，水平管式炉预设温度为900℃-1080℃。5.如权利要求1所述，其特征在于，水平管式炉的预定NH3气的流量是200sccm。6.如权利要求1所述，其特征在于，在水平管式炉中距离装氧化镓粉末的陶瓷舟20cm-25cm处的衬底上得到氮化镓纳米线。7.如权利要求1所述，其特征在于，真空热蒸发装置的预设加热电流100-180A。8.如权利要求1所述，其特征在于，真空热蒸发装置中源与衬底之间的距离是1-2厘米。9.如权利要求1所述，其特征在于，通过两步法最终在衬底上得到核壳结构的纳米线和糖葫芦状的异质结。2CN102659174A说明书1/6页一种两步法制备氮化镓/硫化锌纳米异质结方法技术领域[0001]本发明属于纳米异质结构制备领域，是一种制备氮化镓/硫化锌异质结方法。背景技术[0002]氮化镓为一种直接带隙宽禁带半导体材料（禁带宽度为3.39eV），氮化镓、碳化硅等材料被称为第三代半导体材料。由于氮化镓有高的热导率，高熔点，较高的电离度并且硬度大。同时其发光效率高，在紫外、紫、蓝、绿发光器件方面有很大的应用前景。硫化锌也是宽带隙的半导体材料，室温下禁带宽度为3.7eV，是最早发现的合成半导体之一，其在电子、光电子产业中有十分显著的应用。[0003]近年来的科学研究表明，纳米材料能够显示出一些优异的物化性质，在工业技术领域有重要的应用价值。目前，对氮化镓纳米结构生长的研究已经有很多成果报道，一些氮化镓一维纳米结构，包括纳米线、纳米带、纳米管等被制备出来。为了进一步充分利用氮化镓的性质，相关氮化镓基的异质结也有许多的报道。例如：氧化锌/氮化镓异质结、铅锌矿氮化镓/闪锌矿氮化镓异质结、氮化镓/铟镓氮和铝镓氮/氮化镓异质结等等。[0004]目前已经有许多种方法来制备氮化镓基异质结，如：金属有机化学气相沉积和分子束外延两步法