一种制备CdS/ZnS纳米线异质结的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102263036A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102263036A(43)申请公布日2011.11.30(21)申请号201110182882.4(22)申请日2011.07.01(71)申请人新疆大学地址830046新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市胜利路14号新疆大学物理科学与技术学院(72)发明人姚菊枚王贺勇杨冰杨林钰简基康(51)Int.Cl.H01L21/363(2006.01)B82Y40/00(2011.01)C23C14/26(2006.01)C23C14/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种制备CdS/ZnS纳米线异质结的方法(57)摘要本发明属于纳米线异质结制备领域，是一种在催化剂辅助下用真空热蒸发法生长CdS纳米线，并在其径向包覆ZnS的方法。具体实施工艺如下：第一步，将CdS和Bi粉按1∶0.05mol的比例均匀混合作为原料，置于钼片制成的电阻加热舟中，舟上方1.0cm-2.0cm处放置衬底。蒸发过程中蒸发炉内真空度保持在5×10-3Pa-5×10-2Pa，加热电流为100A-120A，沉积时间为2min-10min，制备出CdS纳米线。第二步，以ZnS粉为原料，置于舟中，以CdS纳米线为衬底。将衬底置于舟上方1.0cm-2.0cm处，蒸发过程中蒸发炉内真空度保持在5×10-3Pa-5×10-2Pa，沉积电流为120A-140A，沉积时间为2min-10min，在CdS纳米线上包覆ZnS。最终得到CdS/ZnS纳米线径向异质结。本发明所得的CdS/ZnS纳米线异质结具有光学特性好、形貌均匀等特点；且方法简单，易于推广，适合大规模工业生产。CN10263ACCNN110226303602263050A权利要求书1/1页1.本发明为一种用真空热蒸发法生长CdS单晶纳米线并在其周围包覆ZnS多晶层的方法，其特征在于通过以下工艺过程实现：第一步，在制备CdS纳米线时，以1∶0.005的摩尔比将CdS粉与金属Bi粉均匀混合后置于钼片做的电阻加热舟中，加热舟置于真空蒸发炉内，衬底置于蒸发源上方1.0厘米至2.0厘米处，腔体的真空度保持在5×10-3Pa-5×10-2Pa，沉积电流为100A-120A，热蒸发沉积时间为2分钟-10分钟，在衬底上制得黄色沉积物，即为CdS单晶纳米线。第二步，用ZnS粉作为原料置于加热舟中，以制备的CdS纳米线作为衬底，置于加热舟上方1.0厘米至2.0厘米处，腔体的真空度保持在5×10-3Pa-5×10-2Pa，沉积电流为120A-140A，热蒸发沉积时间为2分钟-10分钟，在CdS样品表面包覆白色或灰白色沉积物，即为CdS/ZnS的纳米线异质结。2CCNN110226303602263050A说明书1/5页一种制备CdS/ZnS纳米线异质结的方法技术领域[0001]本发明属于纳米异质结制备领域，是一种在催化剂辅助下用真空热蒸发法生长CdS单晶纳米线，而后在其径向包覆ZnS多晶层，从而得到纳米线异质结的方法。背景技术[0002]半导体异质结是各种光电子器件中的基本单元，具有广泛和重要的应用。传统的半导体异质结一般是在块体或者薄膜材料中实现的，在维度上具有三维或者二维的性质，尺度上一般在微米量级以上。[0003]近年来，纳米科学与技术迅速发展，以纳米材料为结构单元的先进器件已经出现，并表现出了一些优异性能。研究显示，随着尺寸和纬度的降低，纳米材料表现出许多不同于其块状和薄膜材料的光学、电学及非线性光学性质，比如，量子尺寸效应使得这些物质的能级改变、能隙变宽，吸收和发射光谱向短波方向移动；纳米材料晶界上原子体积分数的增大，使得其电阻高于同类粗晶材料等。[0004]一维纳米材料，一般包括纳米管、纳米线、纳米棒、纳米带、等，是指材料的一个维度的尺寸较大，而其它两个维度的尺寸都在纳米范围的材料体系。一维半导体纳米材料，如纳米线等，可以作为纳米器件的基本功能单元，也可以作为单元间的联接结构，有重要的应用。而纳米线异质结，通常是指在纳米线径向或者轴向由两种及以上的半导体材料构成的包覆或分段异质结。由于径向的尺寸束缚作用，纳米线异质结可具有更好的发光和输运性质，在纳米光电子器件，如激光器、发光二极管、太阳能电池等，表现出巨大的应用潜力。例如，Gautam等人用化学气相沉积法制备出ZnS/In核-壳纳米结构，并发现其具有较好的场发射效应，参见ACSNANO2008年，第2期，。Tak小组用液相法合成了ZnO/CdS核-壳纳米结构，测试发现ZnO/CdS核-壳纳米结构有较高的光电转换率，在制备纳米基太阳能电池方面有很大的应用前景，参见J.Mater.Chem.2009年，第19期，。[0005]