一种制备氮化铝和氮化镓纳米棒异质结的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102205951A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102205951A(43)申请公布日2011.10.05(21)申请号201110091772.7(22)申请日2011.04.13(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(72)发明人简基康杨建强吴荣李锦孙言飞(51)Int.Cl.C01B21/06(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种制备氮化铝和氮化镓纳米棒异质结的方法(57)摘要本发明公开了一种制备氮化铝和氮化镓纳米棒异质结阵列的方法，是通过以下工艺过程实现的：用两步化学气相沉积(CVD)方法来制备，第一步，在CVD管式炉中，用无水三氯化铝(AlCl3)作为铝(Al)源，通入氨气(NH3)作为氮(N)源，反应后得到白色片状独立自支撑的AlN纳米棒阵列；第二步，在白色片状AlN纳米棒阵列上镀金(Au)作为催化剂，在CVD管式炉中，用金属镓(Ga)和NH3作为反应源在AlN纳米棒阵列上生长GaN的异质结。本发明所制备材料为氮化铝和氮化镓纳米棒阵列，其特点是：在微观上为纳米棒异质结阵列，在宏观上为独立、自支撑的白色薄片。CN10259ACCNN110220595102205954A权利要求书1/1页1.一种化学气相沉积制备氮化铝和氮化镓纳米棒异质结的方法，其特征在于所制备产物微观表面形貌为纳米棒的异质结阵列，宏观上为独立自支撑片状产物，并且通过以下两步制备途径实现。第一步，将装有一定量无水AlCl3(纯度为质量百分比98％)粉末的陶瓷舟放置到水平管式炉内一定位置，在管内包覆石墨纸，密封水平管式炉后抽真空到到一定程度，然后通入Ar气氛，将水平管式炉升温到预定温度，将Ar流量调至预定流量，同时通入预定流量的NH3气，将炉温升至预设温度，反应四小时，最后在Ar气保护下自然冷却到室温，在石墨衬底上可收集到独立自支撑的白色片状氮化铝产物；第二步，将装有金属Ga(纯度为质量百分比99.99％)的陶瓷舟放置在水平管式炉的中间作为反应源，将第一步反应产物片状AlN镀Au催化剂作为衬底放置在镓源下游，密封水平管式炉后抽真空到一定程度，然后在Ar氛围中升到预设温度，通入预定流量的NH3，恒温反应1-2小时，最后在Ar气保护下自然冷却到室温，在衬底上得到氮化铝(AlN)和氮化镓(GaN)的纳米棒异质结的阵列。2.如权利要求1所述，其特征在于，产物合成用化学气相沉积的方法在水平管式炉内进行，所使用原料为AlCl3粉末和金属Ga，用NH3气作为氮源。3.如权利要求1所述，其特征在于，将第一步反应得到的独立自支撑的白色片状氮化铝纳米棒阵列产物作为衬底，在上面生长氮化镓的异质结。4.如权利要求1所述，其特征在于，最终产物为自支撑的氮化镓包覆氮化铝的纳米棒异质结阵列。2CCNN110220595102205954A说明书1/4页一种制备氮化铝和氮化镓纳米棒异质结的方法技术领域[0001]本发明属于纳米结构生长领域，是一种制备氮化铝和氮化镓纳米棒异质结阵列的方法。背景技术[0002]近年来，一维纳米结构纳米结构因为其尺寸、形状和具有优异的电、光、磁的物性，在光学、电子学、磁学、催化、生物探测、药物输送运等诸多领域具有广泛应用前景。[0003]氮化铝、氮化镓为直接带隙宽禁带半导体材料，禁带宽度分别为为6.2和3.4电子伏，被称为第三代半导体材料，具有高的热导率，高熔点，化学稳定，较小的的电子亲和能，带间跃迁发射波长可从蓝光深入到深紫外波段，可广泛应用于光电器件。[0004]文献中报道的氮化铝、氮化镓异质结构多为平面薄膜异质结构，即二维量子阱异质结构，因为不同物质晶格常数不同，异质结构中有大量刃型位错等缺陷。与薄膜和块体异质结相比，一维纳米异质结因为小尺寸效应，可以将不同晶格常数的物质组成无位错结点；也因为一维纳米异质结具有小尺寸、高的表面体积比和量子局限效应，可具有不同的性能。[0005]一维的氮化镓和氮化铝异质结构制备，用化学气相沉积法制备氮化铝纳米阵列，纳米异质结的阵列制备在文献中已有报道。[0006]2010年J.K.Jian等人用化学气相沉积法合成了纳米柱、纳米棒阵列，并讨论了产物形貌的变化，参阅J.AlloysCompd.第503卷第L34页。2003年胡征小组合成了多面氮化铝纳米管，参阅J.Am.Chem.Soc.第125卷。2006年J.Yang等人用化学气相沉积法合成了高致密的氮化铝纳米阵列，参阅Nanotechnology第17卷第s321页。[0007]2010年KHestroffer等人用等离子体辅助气象外延法制备了在氮化铝外包覆氮化镓的纳米柱异质结构(核壳结构纳米柱