CN101311371B - 制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法 - Google Patents
制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101311371B CN101311371B CN2008101009845A CN200810100984A CN101311371B CN 101311371 B CN101311371 B CN 101311371B CN 2008101009845 A CN2008101009845 A CN 2008101009845A CN 200810100984 A CN200810100984 A CN 200810100984A CN 101311371 B CN101311371 B CN 101311371B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zno
- powder
- tube furnace
- sno
- graphite powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明属于纳米氧化物半导体异质结构制备技术领域，特别涉及制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法。本发明是采用两步气相沉积制备异质纳米线的方法。其方法包括以下过程：将SnO2粉与石墨粉，ZnO粉与石墨粉分别按比例混合，放入管式炉中部和上部位置，以Al2O3为衬底，通过惰性气体(如氩气)传输，用两步热蒸发的方法在Al2O3基片上生长得到SnO2-ZnO异质纳米线。得到的异质纳米线形貌纯净且质量好，在场发射及光电器件方面有应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纳米氧化物半导体异质结构制备技术领域，特别涉及制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法。
背景技术
ZnO是一种重要的宽禁带半导体氧化物(3.37ev)，近年来它的纳米材料被广泛应用于传感器，二极管等光电器件的研究上。由于ZnO基复合纳米材料不仅继承ZnO的性能，而且在发光，传感等领域表现出一些新的特性。SnO2也是一类重要的宽禁带半导体材料，有良好的气敏特性，被广泛应用于气体传感器，太阳能电池等领域。因此两者的异质结构，SnO2-ZnO内米异质结预期会显示出一些优越的性能。具有独特的光电性质和潜在应用价值。目前制备SnO2-ZnO内米异质结构的方法主要有原子层沉积，热蒸法等方法。如图4所示(Jianwei Zhao，Changhui Ye，Xiaosheng Fang，Lirong Qin，and Lide Zhang，Selective Growth of Crystalline SnO2 on the Polar Surface of ZnO Nanobelts，crystal growth，Vol 6，No12，2643～2647)，按此方法得到的异质纳米结构为径向的壳层结构，缺陷较多，并且外面的壳层是非晶态。限制了材料的性质和应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法。
本发明的制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法包括以下步骤：
1)将SnO2粉和石墨粉按物质的摩尔比为1∶5～5∶1混合研磨，将ZnO粉和石墨粉按物质的摩尔比为1∶5～5∶1混合研磨；以石墨粉的摩尔数为基准；
2)将步骤1)得到的两个混合物分别放入两个瓷舟中，然后将装有SnO2粉和石墨粉混合物的瓷舟放在管式炉的中心位置，将装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟放在管式炉上部距中心位置10～15cm处；
3)将Al2O3基片平铺在步骤2)的管式炉下部距中心5～20cm处，作为纳米线生长的基底；
4)将步骤3)的管式炉加热到800～1000℃，升温速度在10～30℃/min；
5)将惰性气体通入步骤4)的管式炉中作为载气，载气的流量和管式炉内的压强分别为10～100sccm和50～5000Pa；进行反应生长0.5～2小时；
6)反应结束后，将步骤5)上部装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟推至管式炉的中部，升高温度到1000℃～1150℃，进行反应生长0.5～2小时；
7)待系统降温后取出Al2O3基片，上面的毛绒状产物是SnO2-ZnO异质纳米线。
本发明方法制备得到的SnO2-ZnO异质纳米线的形态为半径突变的纳米线结构，长度在1um～10um，直径在50nm～200nm，优选纳米线的直径在100nm左右。
所述的原料SnO2粉、ZnO粉及石墨粉的纯度均为99.99％。
步骤6)所述的将步骤5)上部的瓷舟推到管式炉的中部，应是迅速将上部的瓷舟推到管式炉的中部，同时升温速度应大于20℃/min。
所述的惰性气体是氩气等。
本发明的有益效果：
本发明是利用本领域中常用的管式炉，用两部热蒸发的方法制备SnO2-ZnO的轴向异质纳米线结构，制备方法简单，得到的异质纳米线形貌纯净且质量好，异质结两部分均为晶态结构。纳米线的直径在50nm～200nm左右，长度在微米量级。
本发明方法制备得到的SnO2-ZnO异质纳米线在场发射及光电器件方面有应用前景。
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1.本发明实施例1的SnO2-ZnO异质纳米线结构的扫描照片。
图2.本发明实施例2的SnO2-ZnO异质纳米线结构的扫描照片。
图3.本发明实施例2的SnO2-ZnO异质纳米线结构的透射照片。
图4.文献图示。其中图a是SnO2-ZnO纳米异质结构扫描照片，图b是SnO2-ZnO纳米异质结构透射照片；c代表内层的ZnO，d代表外层的SnO2。
具体实施方式
实施例1.
所用原料的纯度均为99.99％；将0.1mol SnO2粉和0.5mol石墨粉混合研磨均匀，将0.1mol ZnO粉和0.4mol石墨粉混合研磨均匀，分别放入两个瓷舟内，将瓷舟一(0.1mol SnO2和0.5mol石墨粉混合)放入管式炉中部，瓷舟二(0.1mol ZnO和0.4mol石墨粉混合)放在管式炉上部相距炉子中心10cm处位置，将Al2O3基片平铺在管式炉下游距炉子中心位置5～20cm处，作为纳米线生长的基底；通入载气的流量为50sccm的氩气，维持气压在50Pa，保持升温速度为10℃/min，到800℃保持120分钟后迅速将上部的瓷舟推至管式炉中心处，以升温速度为20℃/min的速率将温度升温到1000℃生长120分钟，待系统降温后取出Al2O3基片，在Al2O3基片上面得到SnO2-ZnO异质纳米线结构，产物电镜照片如图1所示。产物形貌如图1所示是一种半径突变的形貌，SnO2-ZnO异质纳米线对应的两部分的半径分别为100～200nm，20～50nm。长度为1～5um。
实施例2.
所用原料的纯度均为99.99％；将0.1mol SnO2粉和0.1mol石墨粉混合研磨均匀，将0.5mol ZnO粉和0.1mol石墨粉混合研磨均匀，分别放入两个瓷舟内，将瓷舟一(0.1mol SnO2和0.1mol石墨粉混合)放入管式炉中部，瓷舟二(0.5mol ZnO和0.1mol石墨粉混合)放在管式炉上部相距炉子中心10cm处位置，将Al2O3基片平铺在管式炉下游距炉子中心位置8～20cm处，作为纳米线生长的基底；通入载气的流量为80sccm的氩气，维持气压在5000Pa，保持升温速度为10℃/min，到1000℃保持30分钟后迅速将上部的瓷舟推至管式炉中心处，以升温速度为20℃/min的速率将温度升温到1150℃生长60分钟，待系统降温后取出Al2O3基片，在Al2O3基片上面得到SnO2-ZnO异质纳米线结构，产物电镜照片如图2所示。产物形貌如图2所示是一种半径突变的形貌，SnO2-ZnO异质纳米线两部分对应的半径分别为100～200nm，20～50nm。长度为0.5～2um。
实施例3.
所用原料的纯度均为99.99％；将0.5mol SnO2粉和0.1mol石墨粉混合研磨均匀，将0.1mol ZnO粉和0.4mol石墨粉混合研磨均匀，分别放入两个瓷舟内，将瓷舟一(0.5mol SnO2和0.1mol石墨粉混合)放入管式炉中部，瓷舟二(0.1mol ZnO和0.4mol石墨粉混合)放在管式炉上部相距炉子中心10cm处位置，将Al2O3基片平铺在管式炉下游距炉子中心位置5～20cm处，作为纳米线生长的基底；通入载气的流量为100sccm的氩气，维持气压在1000Pa，保持升温速度为10℃/min。到900℃保持60分钟后迅速将上游的瓷舟推至管式炉中部，以升温速度为30℃/min的速率将温度升到1000℃生长60分钟。待系统降温后取出Al2O3基片，得到SnO2-ZnO异质纳米线与实施例1类似。
实施例4.
所用原料的纯度均为99.99％；将0.1mol SnO2粉和0.5mol石墨粉混合研磨均匀，将0.1mol ZnO粉和0.4mol石墨粉混合研磨均匀，分别放入两个瓷舟内，将瓷舟一(0.1mol SnO2和O.5mol石墨粉混合)放入管式炉中部，瓷舟二(0.1mol ZnO和0.4mol石墨粉混合)放在炉子上部相距管式炉中心10cm处位置，将Al2O3基片平铺在管式炉下游距炉子中心位置5～20cm处，作为纳米线生长的基底；通入载气的流量为100sccm的氩气，维持炉内气压100Pa，保持升温速度为20℃/min。到1000℃保持30分钟后迅速将上游的瓷舟推至管式炉中心处，以升温速度为30℃/min的速率将温度升到1150℃生长30分钟。待系统降温后取出Al2O3基片，在Al2O3基片上面得到半径突变的SnO2-ZnO异质纳米线结构，两部分对应的半径分别为70～100nm，10～30nm。长度为1～5um。
Claims (6)
1.一种制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：
1)将SnO2粉和石墨粉按物质的摩尔比为1∶5～5∶1混合研磨，将ZnO粉和石墨粉按物质的摩尔比为1∶5～5∶1混合研磨；以石墨粉的摩尔数为基准；
2)将步骤1)得到的两个混合物分别放入两个瓷舟中，然后将装有SnO2粉和石墨粉混合物的瓷舟放在管式炉的中心位置，将装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟放在管式炉上部距中心位置10～15cm处；
3)将Al2O3基片平铺在步骤2)的管式炉下部距中心5～20cm处，作为纳米线生长的基底；
4)将步骤3)的管式炉加热到800～1000℃，升温速度在10～30℃/min；
5)将惰性气体通入步骤4)的管式炉中作为载气，载气的流量和管式炉内的压强分别为10～100sccm和50～5000Pa，进行反应生长；
6)反应结束后，将步骤5)上部装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟推至管式炉的中部，升高温度到1000℃～1150℃；
7)待系统降温后取出Al2O3基片，上面的毛绒状产物是SnO2-ZnO异质纳米线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤5)所述的进行反应生长的时间是0.5～2小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的SnO2-ZnO异质纳米线的形态为半径突变的纳米线结构，长度在1um～10um，直径在50nm～200nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的原料SnO2粉、ZnO粉及石墨粉的纯度均为99.99％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤6)所述的将步骤5)上部装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟推至管式炉的中部，应是迅速将上部的瓷舟推到管式炉的中部，同时升温速度应大于20℃/min。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征是：步骤6)进行反应生长的时间是0.5～2小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101009845A CN101311371B (zh) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | 制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101009845A CN101311371B (zh) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | 制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101311371A CN101311371A (zh) | 2008-11-26 |
| CN101311371B true CN101311371B (zh) | 2010-06-02 |
Family
ID=40100200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101009845A Expired - Fee Related CN101311371B (zh) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | 制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101311371B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102504816B (zh) * | 2011-11-08 | 2014-05-07 | 浙江天旭科技有限公司 | 一种ZnO/SnO2异质结构纳米发光材料的制备方法 |
| WO2018228543A1 (zh) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | 南京大学 | 一种可拉伸晶体半导体纳米线及其制备方法 |
| CN107104357A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-08-29 | 黄山博蓝特半导体科技有限公司 | 一种纳米尺度激光器阵列的制备方法 |
| CN113405685B (zh) * | 2021-05-17 | 2022-12-16 | 清华大学 | 一种基于PEDOT-ZnO纳米异质结的温度传感器及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020094450A1 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Georgia Tech Research Corporation | Semiconducting oxide nanostructures |
| CN1560330A (zh) * | 2004-02-24 | 2005-01-05 | 中国科学技术大学 | 氧化锌棒状单晶纳米探针的制备方法 |
| CN1834006A (zh) * | 2005-03-18 | 2006-09-20 | 清华大学 | 一种碳纳米管阵列生长装置及多壁碳纳米管阵列的生长方法 |
-
2008
- 2008-02-27 CN CN2008101009845A patent/CN101311371B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020094450A1 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Georgia Tech Research Corporation | Semiconducting oxide nanostructures |
| CN1560330A (zh) * | 2004-02-24 | 2005-01-05 | 中国科学技术大学 | 氧化锌棒状单晶纳米探针的制备方法 |
| CN1834006A (zh) * | 2005-03-18 | 2006-09-20 | 清华大学 | 一种碳纳米管阵列生长装置及多壁碳纳米管阵列的生长方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Jianwei Zhao,Changhui Ye,XiaoshengFang,Lirong Qin,and Lide Zhang.elective Growth of Crystalline SnO2 on the Polar Surface ofZnO Nanobelts.Crystal Growth & Design6 12.2006,6(12),2643-2647. * |
| Qin Kuang,Zhi-Yuan Jiang,Zhao-XiongXie,et al.,.Tailoring the Optical Property by a Three-DimensionalEpitaxial Heterostructure: A Case of ZnO/SnO2.J.Am.Chem.Soc.127 33.2005,127(33),11777-11784. * |
| Y.Liu,S.Wang,Z.Y.Zhang,et al.,.Measuring the electrical characteristics of individual junctionsin the SnO2 capped ZnO nanowire arrays on Zn substrate,.Appl.Phys.Lett.92.2008,92033102-1/-3. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101311371A (zh) | 2008-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105197983B (zh) | 采用化学气相沉积法制备Zn掺杂p型β‑Ga2O3纳米线的方法 | |
| CN101311371B (zh) | 制备SnO2-ZnO异质纳米线的方法 | |
| CN101319369B (zh) | 一种p型ZnO纳米线的制备方法 | |
| CN101323975B (zh) | 制备SnO2-ZnO异质纳米枝杈结构的方法 | |
| CN101812730B (zh) | 超长单晶β-SiC纳米线无金属催化剂的制备方法 | |
| CN112875742A (zh) | 氧化镓纳米管及其制备方法和应用 | |
| CN104418380B (zh) | 一种氧化锌纳米线阵列结构及其制备方法 | |
| CN101613881B (zh) | 一种制备SiC纳米线阵列的方法 | |
| CN102345162B (zh) | 一维轴向型的纳米氧化锌/硫化锌异质结及其制备方法 | |
| CN102304701A (zh) | 一种碳化硅薄膜的制备方法 | |
| CN101694853B (zh) | ZnO/SiC/Si异质结太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102064239B (zh) | 一种多晶硅厚膜太阳能电池生产方法 | |
| CN101328609B (zh) | 一种气相沉积制备锡掺杂氧化锌纳米线的方法 | |
| CN103160929A (zh) | 一种单晶ain纳米锥和纳米片的制备方法 | |
| CN101476152B (zh) | 一种单晶ZnSe/Ge异质结纳米线的制备方法 | |
| CN101851781B (zh) | 一种制备AlN单晶纳米带和纳米分支结构的方法 | |
| CN103466597A (zh) | 氮在碳网格上的少量掺杂生长金属性单壁碳纳米管的方法 | |
| CN104695020B (zh) | 一种条状InAs纳米带及其制备和应用 | |
| JP4283478B2 (ja) | 電子素子基板上へのＳｉＣ単結晶の成長方法 | |
| CN106757323B (zh) | 一种无应力InN纳米线生长方法 | |
| CN102162135A (zh) | ZnS/Si核壳纳米线或纳米带及多晶Si管制备方法 | |
| CN102176410B (zh) | 一种一步法合成Si/IIB-VIB族半导体纳米p-n结的方法 | |
| CN104233454A (zh) | 一种高效合成单晶六方氮化硼结构的取代反应方法 | |
| CN112136203B (zh) | SiC外延基板的制造方法 | |
| CN107500277B (zh) | 石墨烯边界调控方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100602 Termination date: 20140227 |