专利名称：纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的低温生长方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米材料的制备方法，具体的说是一种纤锌矿硫化锌( 基稀 磁半导体纳米棒的低温生长方法。
背景技术：
稀磁半导体由于将磁性自由度引入传统的半导体，同时具有电子的电荷属性和自 旋属性而表现出优异的磁，磁光，磁电性能，在许多领域表现出巨大的应用潜力，是制作高 密度非易失性存储器、磁感应器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等电子 器件的重要材料，具有广阔的应用前景。近些年来，一维纳米结构材料，如纳米管，纳米线， 纳米棒，纳米带等，因其在基础物理研究的重要性以及在纳米电子，纳米力学等方面的潜在 应用，不断激发起人们的研究兴趣。因此，制备一维纳米结构的稀磁半导体具有重要意义。ZnS是一种很重要的宽带隙半导体光电材料，具有闪锌矿和纤锌矿两种同素异形 体，在紫外发光二极管，平板显示器，红外窗口，传感器，激光器等领域具有重要的应用价 值。闪锌矿为常温稳定相，纤锌矿为高温稳定相，在1020°C的高温情况下闪锌矿结构可以 向纤锌矿结构转化。纤锌矿硫化锌与闪锌矿硫化锌相比具有更优异的光学性能，但一般要 采用化学气相沉积的方法才能获得。这种方法要求实验条件苛刻，在高温的条件下才可以 制备出材料，通常很难得到小尺寸的纳米棒，且重复性不好。因此，寻找低温合成纤锌矿硫 化锌纳米棒的方法成为近几年的研究热点。水热的方法具有反应温度低，反应物廉价，无毒 性，重复性很好，且容易实现掺杂的特点而备受人们的关注。目前，还没有人采用该方法在 低温的条件下合成纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒。因此，我们期望能利用该方法，通过 引入磁性离子，实现纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒低温生长的目的。
发明内容
本发明的目的在于采用水热法制备纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒，通过调节 温度控制纳米棒的尺寸；通过引入Fe，Mn, Cu掺杂离子完成稀磁半导体的制备。本发明的技术解决方案是该方法采用水热法，以水和乙二胺为溶剂，硝酸盐和硫 脲为原料，利用乙二胺的模板作用实现纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的制备；具体制备工艺步骤如下(1)、称取适量的硝酸锌、硝酸盐和硫脲。O)、将硝酸锌和硝酸盐溶于水和乙二胺的混合溶液中，其中混合溶液中水和乙二 胺的配制比例为1 1，常温磁力搅拌1小时。(3)、将硫脲加入到溶液O)中，常温磁力搅拌2小时。(4)、将(3)步的混合溶液放入反应釜中180°C烧结12小时。(5)、取出产物，利用去离子水对其进行超声，离心，反复2次；利用乙醇对其进行 超声，离心，反复2次；80°C下空气中干燥3小时，即得到粉末物质。所述的硝酸盐是指硝酸锰、硝酸铁、硝酸铜的任意一种或多种。
所述的适量的硝酸锌、硝酸盐和硫脲是指硝酸锌和硝酸盐量的和与硫脲量的摩尔 比例为1 3。硝酸盐的量不是任意的，利用硝酸盐与硝酸锌和硝酸盐的和的摩尔比例表示 硝酸盐的掺杂比例，掺杂比例的范围随着掺杂离子的不同而有所不同，见表1表1 纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒中所掺杂磁性元素的掺杂比例
权利要求
1.一种纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的低温生长方法，其特征在于该方法是采 用水热法，以水和乙二胺为溶剂，硝酸锌和掺杂元素的硝酸盐及硫脲为原料，将掺杂元素按 照一定比例掺杂到硫化锌的晶格中，实现了纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的制备；具体制备工艺步骤如下(1)、称取适量的硝酸锌、硝酸盐和硫脲；O)、将硝酸锌和硝酸盐溶于水和乙二胺的混合溶液中，其中混合溶液中水和乙二胺的 配制比例为1 1，常温磁力搅拌1小时；(3)、将硫脲加入到溶液O)中，常温磁力搅拌2小时；(4)、将(3)步的混合溶液放入反应釜中180°C烧结12小时；(5)、取出产物，利用去离子水对其进行超声，离心，反复2次；利用乙醇对其进行超声， 离心，反复2次；80°C空气中干燥3小时，即得到粉末物质。
2.根据权利要求1所述的一种纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的低温生长方法，其 特征在于所述的硝酸盐是指硝酸锰、硝酸铁、硝酸铜的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的低温生长方法，其 特征在于所述的适量的硝酸锌、硝酸盐和硫脲是指硝酸锌和硝酸盐量的和与硫脲量的 摩尔比例为1 3。
4.根据权利要求1所述的一种纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的低温生长方法，其 特征在于所述的将掺杂元素按照一定比例掺杂到硫化锌的晶格中的比例是指任意一种元素掺杂中的SiS = Mn2+中掺杂Mn2+的比例为硝酸锰与硝酸锌和硝酸锰的和 的摩尔比在0到5%之间；任意一种元素掺杂中的SiSTe2+中掺杂!^2+的比例为硝酸铁与硝酸锌和硝酸铁的和 的摩尔比在0到3%之间；任意一种元素掺杂中的aiS:Cu2+中掺杂Cu2+的比例为硝酸铜与硝酸锌和硝酸铜的和 的摩尔比在0到之间；两种元素掺杂中的SiS = Mn2+Fe2+中掺杂Mn2+的比例为硝酸锰与硝酸锌和硝酸锰和硝 酸铁的和的摩尔比在0到之间；掺杂!^2+的比例为硝酸铁与硝酸锌和硝酸锰和硝酸铁 的和的摩尔比在0到3%之间；两种元素掺杂中的SiS = Mn2+Cu2+中掺杂Mn2+的比例为硝酸锰与硝酸锌和硝酸锰和硝 酸铜的和的摩尔比在0到之间；掺杂Cu2+的比例为硝酸铜与硝酸锌和硝酸锰和硝酸铜 的和的摩尔比在0到之间；三种元素掺杂的SiS = Mn2+Fe2+Cu2+中掺杂Mn2+的比例为硝酸锰与硝酸锌和硝酸锰和硝 酸铁和硝酸铜的和的摩尔比在0到之间；掺杂!^2+的比例为硝酸铁与硝酸锌和硝酸锰 和硝酸铁和硝酸铜的和的摩尔比在0到之间；掺杂Cu2+的比例为硝酸铜与硝酸锌和硝 酸锰和硝酸铁和硝酸铜的和的摩尔比在0到之间。
全文摘要
本发明涉及一种纳米材料的制备方法，具体的说是一种纤锌矿硫化锌(ZnS)基稀磁半导体纳米棒的低温生长方法。该方法是采用水热法，以水和乙二胺为溶剂，硝酸锌和掺杂元素的硝酸盐及硫脲为原料，将掺杂元素按照一定比例掺杂到硫化锌的晶格中，实现了纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的制备；本发明的技术特点是水热法不但具有操作简单，低温生长，低耗费，易于实现大规模生产等优点。而且通过引入磁性离子，成功实现了纤锌矿硫化锌基稀磁半导体纳米棒的制备。本发明为其他高温稳定相纳米材料的低温合成提供了有效的后备方法。
文档编号B82B3/00GK102097206SQ20091021804
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者张永军, 曹健, 杨景海 申请人:吉林师范大学