CN1740360A - 六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法 - Google Patents

六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1740360A
CN1740360A CN 200510060700 CN200510060700A CN1740360A CN 1740360 A CN1740360 A CN 1740360A CN 200510060700 CN200510060700 CN 200510060700 CN 200510060700 A CN200510060700 A CN 200510060700A CN 1740360 A CN1740360 A CN 1740360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanometer
znmgo
wire material
wurtzite structure
hexagonal wurtzite
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.)
Granted
Application number
CN 200510060700
Other languages
English (en)
Other versions
CN100352958C (zh
Inventor
朱丽萍
支明佳
叶志镇
赵炳辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CNB2005100607000A priority Critical patent/CN100352958C/zh
Publication of CN1740360A publication Critical patent/CN1740360A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100352958C publication Critical patent/CN100352958C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开的六方纤锌矿结构ZnMgO线材料具有c轴取向，它的组分及其摩尔百分比含量为：Zn 80～87，Mg 13～20。采用热蒸发法，以高纯氩气和空气为反应气氛，在10～20Pa压强下600～850℃下将纯Zn和纯Mg粉末混合共蒸发，蒸汽在衬底上结晶氧化制成。本发明成本低，所用设备简易，操作方便，产率较高。

Description

六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法，属于半导体材料技术领域。
背景技术
ZnO为纤锌矿结构，是一种直接能带的宽禁带半导体材料。在2K时其禁带宽度为3.37电子伏特，在室温下有60毫电子伏特的激子束缚能，远大于GaN(25毫电子伏特)，因此它很有希望用作低阈值短波长(蓝绿波段)发光器件，如发光二极管和激光二极管等，在光学上有很大的应用前景。通过制得-维的ZnO及纳米线结构，由于其特殊的尺寸和物理特性，可用于纳米加工技术和纳米器件。同时由于MgO的禁带宽度为7.7电子伏特，通过改变Mg的含量，可以对ZnO的带宽进行调节，从而控制光电器件的发光波长。制备ZnMgO纳米材料对开发波长可调的光电器件来说无疑是一项很有意义的工作。
目前关于六方纤锌矿结构ZnMgO纳米材料的报道很少，只有德国科学家RKling报道了用金属有机物气相外延法(MOVPE)(Nanotechnology，2004，75，1043-1046)，在金催化下生长ZnMgO纳米柱状结构(Appl.Phys.Lett.，2005，86，143113)，其工艺复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的是为开发波长可调的光电器件提供一种六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法。
本发明的六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料，其特征在于该材料具有c轴取向，它的组分及其摩尔百分比含量为：
Zn    80～87
Mg    13～20
上述组分含量之和为100％。
六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料的制备方法，采用热蒸发法，包括以下的步骤：
1)按比例取纯Zn和纯Mg粉末，经充分混合后放入端部有小孔的半封闭石英玻璃反应器中，在反应器内相隔混合粉末一段距离处放置一片衬底；
2)将反应器放入温度为600～850℃的管式加热炉中，加热炉抽真空并保持在10～20Pa，同时向炉中通入纯度为99％的氩气，两分钟后停止抽真空和通氩气，通入空气，保持一分钟，之后再抽真空和通氩气，保持十分钟，气体流量维持在10-50sccm，混合粉末蒸汽在衬底上结晶，经氧化形成六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料。
上述的衬底可以采用硅片、石英片、或蓝宝石等，优选硅片。
本发明的立方相纳米ZnMgO线材料，以纯Zn和纯Mg粉末为原料，成本较低。采用热蒸发法制备，所用设备简易，操作方便，产率较高。
附图说明
图1是反应装置示意图；
图2是XRD测试结果；
图3是EDX测试结果；
图4是场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片；
图5是高分辨透射电子显微镜照片；
图6是室温光制发光(PL)测试结果。
具体实施方法
以下结合具体实例对本发明作进一步的说明。
图1是根据本发明方法采用的反应装置示意图，图中1为由两个半圆筒石英玻璃舟扣合构成的半封闭石英玻璃反应器，石英玻璃反应器的一端开有一个半径为0.3cm小孔2，3为Zn和Mg的混合粉末，4为衬底，5为加热器，6为管式加热炉，管式加热炉的一端接真空泵7，另一端有进气口8。
实例1：
取0.730g(0.0112摩尔)，纯度为99.999％的Zn粉和0.0055g(0.00023摩尔)，纯度为99％的Mg粉，充分混合。将混合粉末放入上述石英玻璃反应器中，在反应器内距离粉末1.5cm处放置一片的硅片，将反应器放入温度为850℃的管式加热炉中，反应器的小孔对着真空泵抽气的方向。加热炉抽真空并保持在10Pa。同时向炉中通入纯度为99％的氩气，两分钟后停止抽真空和通氩气，通入空气，保持一分钟，之后再抽真空和通氩气，保持十分钟，混合粉末蒸汽在硅片上结晶，氧化形成纳米ZnMgO线材料，将反应器取出在大气下冷却。
我们对所得样品进行了一系列测试。XRD测试结果(见图2)显示所得的样品是六方纤锌矿结构结构，且沿c轴取向。EDX测试结果(见图3)，表明样品只含有Zn，Mg与O元素，经计算，样品组分为Zn0.84Mg0.16O；场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片显示典型的纳米线形貌，直径为30-50纳米左右(图4所示)；高分辨透射电子显微镜照片(见图5)显示所得纳米线Zn0.84Mg0.16O是单晶，晶面间距为0.26nm，进一步证明沿c轴取向。由图6可见，PL谱显示退火后谱线向短波长移动，表明所得ZnMgO的禁带相比ZnO变宽。
实例2：
取0.78g(0.0120摩尔)，纯度为99.999％的Zn粉和0.0393g(0.0016摩尔)，纯度为99％的Mg粉，充分混合。将混合粉末放入上述石英玻璃反应器中，在反应器内距离粉末1.5cm处放置一片的硅片，将反应器放入温度为600℃的管式加热炉中，反应器的小孔对着真空泵抽气的方向。加热炉抽真空并保持在10Pa。同时向炉中通入纯度为99％的氩气，两分钟后停止抽真空和通氩气，通入空气，保持一分钟，之后再抽真空和通氩气，保持十分钟，混合粉末蒸汽在衬底上结晶，氧化形成纳米ZnMgO线材料。
我们对所得样品进行了测试。XRD测试结果显示所得的样品是六方纤锌矿结构结构，且沿c轴取向。EDX测试结果表明样品只含有Zn，Mg与O元素，经计算，样品组分为Zn0.87Mg0.13O。场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片显示典型的纳米线形貌。
实例3：
取0.83g(0.0127摩尔)，纯度为99.999％的Zn粉和0.0766g(0.0032摩尔)，纯度为99％的Mg粉，充分混合。将混合粉末放入上述石英玻璃反应器中，在反应器内距离粉末1.5cm处放置一片的硅片，将反应器放入温度为850℃的管式加热炉中，反应器的小孔对着真空泵抽气的方向。加热炉抽真空并保持在10Pa。同时向炉中通入纯度为99％的氩气，两分钟后停止抽真空和通氩气，通入空气，保持一分钟，之后再抽真空和通氩气，保持十分钟，混合粉末蒸汽在衬底上结晶，氧化形成纳米ZnMgO线材料。
我们对所得样品进行了测试。XRD测试结果显示所得的样品是六方纤锌矿结构结构，且沿c轴取向；EDX测试结果表明样品只含有Zn，Mg与O元素，经计算，样品组分为Zn0.8Mg0.2O；场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片显示典型的纳米线形貌。

Claims (3)

1.六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料，其特征在于该材料具有c轴取向，它的组分及其摩尔百分比含量为：
Zn 80～87
Mg 13～20
上述组分含量之和为100％。
2、根据权利要求1所述的六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料的制备方法，其特征在于包括以下的步骤：
1)按比例取纯Zn和纯Mg粉末，经充分混合后放入端部有小孔的半封闭石英玻璃反应器中，在反应器内相隔混合粉末一段距离处放置一片衬底；
2)将反应器放入温度为600～850℃的管式加热炉中，加热炉抽真空并保持在10～20Pa，同时向炉中通入纯度为99％的氩气，两分钟后停止抽真空和通氩气，通入空气，保持一分钟，之后再抽真空和通氩气，保持十分钟，气体流量维持在10-50sccm，混合粉末蒸汽在衬底上结晶，经氧化形成六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料。
3.根据权利要求1所述的六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料的制备方法，其特征在于所说的衬底是硅片、石英片、或蓝宝石。
CNB2005100607000A 2005-09-09 2005-09-09 六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN100352958C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100607000A CN100352958C (zh) 2005-09-09 2005-09-09 六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100607000A CN100352958C (zh) 2005-09-09 2005-09-09 六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1740360A true CN1740360A (zh) 2006-03-01
CN100352958C CN100352958C (zh) 2007-12-05

Family

ID=36092893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100607000A Expired - Fee Related CN100352958C (zh) 2005-09-09 2005-09-09 六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100352958C (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101359705B (zh) * 2008-08-29 2011-10-05 中国科学院上海硅酸盐研究所 禁带宽度连续可调的多元合金氧化物薄膜材料及制备方法
CN103204537A (zh) * 2013-02-06 2013-07-17 内蒙古大学 一种具有纤锌矿结构纳米材料的制备方法
CN109813760A (zh) * 2019-02-28 2019-05-28 江苏理工学院 一种氧化锌纳米线气体传感器及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1240883C (zh) * 2003-06-12 2006-02-08 浙江大学 p型Zn1－xMgxO晶体薄膜及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101359705B (zh) * 2008-08-29 2011-10-05 中国科学院上海硅酸盐研究所 禁带宽度连续可调的多元合金氧化物薄膜材料及制备方法
CN103204537A (zh) * 2013-02-06 2013-07-17 内蒙古大学 一种具有纤锌矿结构纳米材料的制备方法
CN109813760A (zh) * 2019-02-28 2019-05-28 江苏理工学院 一种氧化锌纳米线气体传感器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100352958C (zh) 2007-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Geng et al. Structure and optical properties of periodically twinned ZnS nanowires
Jiang et al. ZnS nanowires with wurtzite polytype modulated structure
Tseng et al. Characterization and field‐emission properties of needle‐like zinc oxide nanowires grown vertically on conductive zinc oxide films
CN1758456A (zh) 在β三氧化二镓衬底上生长InGaN/GaN量子阱L ED器件结构的方法
EP1335044A1 (en) Zinc oxide semiconductor material
Li et al. Facile Au-assisted epitaxy of nearly strain-free GaN films on sapphire substrates
CN100352958C (zh) 六方纤锌矿结构纳米ZnMgO线材料及其制备方法
CN102618269B (zh) 一种CdS/Sn异质结构纳米发光材料的制备方法
CN1517454A (zh) 一种适合分子束外延制备氧化物薄膜的方法
CN102226297A (zh) 一种斜向ZnO纳米线阵列及其生长方法
KR101458629B1 (ko) ＺｎＯ계 화합물 반도체 층의 제조방법
JP2009096700A (ja) 酸化亜鉛細線の大量生産方法
CN100383923C (zh) 一种硅衬底纳米氧化锌的制备方法
CN100342049C (zh) 立方相纳米ZnMgO线材料及其制备方法
CN1618738A (zh) 一种氧化锌纳米线及其制备方法与应用
Wang et al. Synthesis and photoluminescence of quasi-arrayed ZnMgO nanorods
CN1314831C (zh) 立方相、宽禁带MgZnO晶体薄膜的低温制备技术
Li Highly UV luminescent ZnO microtetrapod-on-nanowire hybrids
CN1302159C (zh) 一种单晶半导体纳米线的生长装置及其应用
Peng et al. Mg-doped ZnO radial spherical structures via chemical vapor deposition
CN1062917C (zh) 铟镓氮单晶薄膜金属有机物气相外延生长技术
CN1707752A (zh) 掺氮空穴型氧化锌薄膜材料的喷雾热解制备方法
Singh et al. Growth of ZnO nanostructures and its morphology/structure dependent luminescent properties
CN1727524A (zh) 制备低温无催化剂针状Zn0纳米线的方法
CN107188218B (zh) 一种钠掺杂p型氧化锌纳米棒材料及其制备方法与应用

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
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee