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        III-V族半導(dǎo)體納米粒子的幾種合成方法

        2017-03-04 18:56:49周樂怡張宏云南師范大學(xué)云南昆明650500
        化工管理 2017年26期

        周樂怡 張宏(云南師范大學(xué),云南昆明650500)

        III-V族半導(dǎo)體納米粒子的幾種合成方法

        周樂怡 張宏(云南師范大學(xué),云南昆明650500)

        III-V族半導(dǎo)體納米材料近年來受到廣泛的重視。本文綜述了近幾年合成III-V族半導(dǎo)體納米材料的進展情況。

        III-V半導(dǎo)體;納米粒子

        近年來,大家都致力于發(fā)現(xiàn)一種簡單的,溫和的,尺寸均勻的III-V族半導(dǎo)體納米材料的制備方法。其中,溶劑熱法、水熱法等正好符合上述要求,其反應(yīng)條件溫和,原料簡單易得,因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

        1 III-V族半導(dǎo)體納米材料制備的方法

        1.1 有機溶劑熱法

        錢逸泰研究組首先利用氧化-還原反應(yīng)原理在乙二胺、苯等有機溶劑中合成了III-V族化合物納米晶。李亞棟等[1]在高壓釜內(nèi)以InC13、AsC13為原料,Zn粉作還原劑,二甲苯作溶劑,于160℃下反應(yīng)48h,合成了InAs納米晶。另外,他們還以單質(zhì)銦和銻的氯化物為原料,苯作溶劑,于180℃反應(yīng)12h,,他們用類似的方法還合成了GaP、InP、InAs和GaSb納米晶。

        謝毅等[2]以甲苯和1,2-二甲氧基乙烷為溶劑,以InCl3· 4H2O、Na和P為原料,在180℃下恒溫12h,經(jīng)過二次高壓熱處理過程成功地制備出InP粉末。崔得良等[3]用類似的反應(yīng),以BBr3和Li3N為原料,苯作溶劑,合成了BN納米晶。他們還在苯中,以Na、紅磷和GaCl3為原料,分別在240℃和300℃下反應(yīng)合成了GaP納米棒和納米顆粒。高善民[4]通過苯熱合成不同形貌的GaP納米材料,以Na、P和GaCl3為原料,然后加入苯,使填充率在60~75%范圍內(nèi),再用N2鼓泡后,分別加熱到240℃和300℃并反應(yīng)6~8 h。

        1.2 水熱法

        高善民[4]通過I2輸運的水熱方法合成GaP納米材料,在內(nèi)襯聚四氟乙烯、容積為50 ml的高壓釜中加入35 ml二次蒸餾水,然后依次加入1 g Ga2O3,2 g NaOH,4 g P,最后加入3g I2,密封高壓釜,在120℃~160℃范圍內(nèi)反應(yīng)8~12 h。錢逸泰等[5]用InCl3· 4H2O和過量的白磷為原料,在pH值為13.62的氨水中加入0.01mol·L-1的硬脂酸鉀作表面活性劑,于170℃反應(yīng)12h。另外在此基礎(chǔ)上,他們添加還原劑NaBH4,進一步生長分散性較好的InP納米晶。他們還以InCl3·4H2O和過量的As2O3為原料,Zn粉作還原劑,在酸性水溶液中,于120℃下反應(yīng)18~24 h,合成了InAs納米晶。

        2 III-V族核殼型納米異質(zhì)材料的制備

        于乃森[6]通過采用兩步溶劑熱合成法制備GaP/GaN核殼型納米異質(zhì)材料,即先合成核材料GaP,經(jīng)過中間處理,去除副產(chǎn)物,加入NaN3和Li3N后加熱至350℃,反應(yīng)48h后自然降溫,冷卻后用乙醇和蒸餾水進行洗滌,經(jīng)過真空干燥后得到粉末試樣。另外通過原位合成法制備GaP/GaN核殼型納米異質(zhì)材料,即合成核材料GaP時候加入較為過量的GaCl3,待GaP反應(yīng)結(jié)束后,不更換GaP反應(yīng)的體系,直接加入氮源物質(zhì)Li3N和NaN3。加熱到350℃,反應(yīng)48 h后自然降溫,然后再用乙醇和蒸餾水洗滌數(shù)次以除去副產(chǎn)物,經(jīng)過抽濾、干燥得到的灰黑色粉末。

        3 展望

        隨著科技的發(fā)展,半導(dǎo)體技術(shù)越來越受到重視。III-V族半導(dǎo)體材料是光電子技術(shù)領(lǐng)域的重點,是微波器件、光電器件、超高速電路和光電電路的基礎(chǔ)材料。而納米材料的合成為發(fā)展新型材料提供新的途徑和思路,也為常規(guī)的復(fù)合材料的研究提供新的內(nèi)容。通過納米材料的合成及其性質(zhì)研究,勢必把物理,化學(xué)領(lǐng)域的許多學(xué)科推向一個新的層次,也勢必將給2l世紀的物理和化學(xué)研究帶來新的機遇。

        [1] Lu J,Xie Y,Huang J X,et a1.Potassium borohydride reducing route to phase-pure nanocrystalline InSb at low temperature [J].Can J Chem/Rev Can Chim,2001,79(2):127-130.

        [2] Xie Y,Qian Y T,Wang W Z,et al.A benzene-thermal synthetic route to nan ocrystallne GaN[J].Science,1996,272:1926-19 27.

        [3] Hao X P,Cui D L,Shi G X,et al.Synthesis of cubic boron nitride at low temperature and low pressure conditions[J].Chem Mater,2001,13(8):2457-2459.

        [4] 高善民,GaP納米材料的制備、熱穩(wěn)定性及催化性能研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2003.

        [5] Wei S,Lu J,Zeng L L,et al.Hydrohtermla synhtesis of InP semiconductor nanocrystals[J].Chem Lett,2002,1034-1035.

        [6] 于乃森,GaP/GaN核殼型半導(dǎo)體納米異質(zhì)材料的制備[D].山東大學(xué),2004.

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