專利名稱：一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于納米材料的可控制備技術領域，特別涉及一種摻雜稀土元素氧化鋅 (化學式ZnO) —維納米材料的制備方法和應用。
背景技術：
—維納米材料是指二維方向上為納米尺度，另一維方向在長度上為宏觀尺度的新 型材料，包括納米線、納米棒、納米管和納米帶等。由于它們在尺度上非常小，量子效應已經 不能忽略，因此在物理和化學上表現出與對應宏觀材料截然不同的新奇性質，使其在光學、 電子學、電磁學、生物醫學等眾多領域展現出了美好的應用前景，并成為納米科技的研究前 沿，因此也吸引著物理、化學、材料、生物等領域的專家及研究者投入一維納米材料的研究 工作中。 半導體一維納米結構在器件上的應用已經成為當今納米科學研究中的一個熱點。 而要實現這些應用，必須要求在半導體納米材料的制備和摻雜的過程中能準確地控制晶體 的形貌、結晶狀態、生長取向和摻雜元素的濃度等。到目前為止，這些問題依然是一個相當 大的挑戰。 一般來說，純凈的半導體納米材料的應用范圍有限，而通過摻雜可以非常有效地 改良其性能，拓寬它們的應用范圍。 ZnO是其中一種非常有應用前景的寬帶隙半導體材料，在室溫下，具有比較大的直 接帶隙(3.37eV)和激子結合能(60meV)。在電子束和紫外光的激發下，它的納米結構，如 納米線、納米針、納米棒、納米帶和納米花等可以表現出優異的紫外光發光性能，目前已經 在短波激光器和LED上得到了應用。另一方面，經過不同的稀土離子摻雜后，它的發光特性 得到顯著修飾，可以發射特定波長而且強度很強的可見光，在平板顯示技術、半導體激光器 以及紅外集成光電器件等領域上具有重要的應用價值。本發明所指的稀土是指化學元素周 期表中鑭系元素中的15種元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪 (Eu)、禮(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu) 15個，以及第三 副族中的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素。 然而，成功制備摻雜稀土元素的ZnO—維納米結構在目前仍然具有許多困難。造 成這方面的原因是稀土元素的離子半徑比ZnO晶格中的陽離子大得多，導致稀土離子和 ZnO之間很低的固溶度，或根本不固溶。 目前，稀土摻雜ZnO —維納米材料的制備方法主要包括濕化學法、熱蒸發法和離 子注入法。其中濕化學法包括水熱法、微乳液法和凝膠-溶膠法。濕化學方法在合成稀土 摻雜一維納米材料方面存在很大的問題，制備出來的晶體存在很多的缺陷和較差的結晶情 況，稀土元素更多地存在于晶粒之間的晶界或缺陷中，而這些地方恰好是發光的淬滅中心， 極大程度地降低了它的發光效率。熱蒸發法需要在很高的溫度下進行，而且由于稀土和ZnO 的蒸發產率不同，導致很難控制產物的組分比例。對于離子注入法，由于稀土離子經過加速 之后具有很高的能量，在注入的過程中難以避免地對晶體造成損害，而且隨著離子注入深 度的不同，摻雜的濃度不一樣，很難達到均勻摻雜。
發明內容
為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的首要目的在于提供一種摻雜 稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法；該方法利用T型激光反應管式爐，運用脈沖激 光沉積技術，基于氣-液-固(VLS)生長機制，制備摻雜稀土元素氧化鋅一維納米結構；該 方法操作簡單、耗時少、可工業化制備。 本發明的另一 目的在于提供上述方法制備的摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料。
本發明的再一 目的在于提供上述一維納米材料的應用。 為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案一種摻雜稀土元素氧化鋅(ZnO) 一維納米材料的制備方法，包括以下操作步驟 (1)將氧化鋅和稀土元素的氧化物混合，研磨，壓制，在900 120(TC的溫度下燒 結，得到摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶； (2)將鉬桿通過T型石英管的豎臂伸入T型石英管的橫臂中，將摻有稀土元素的氧
化鋅陶瓷靶置于鉬桿末端，將襯底置于T型石英管的橫臂中，所述襯底位于摻有稀土元素
的氧化鋅陶瓷靶的下方，襯底和摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶的垂直距離為20 23mm，水
平距離為2 6cm ;鉬桿由微步電動機帶動，以3 10周/分鐘的速度旋轉； (3)將T型石英管抽真空(目的是排除管內殘余氣體對制備的影響)，以20
40sccm的速度通入載流氣體，使T型石英管內的氣壓達到400 3000Pa，然后將T型石英
管加熱至650 750°C ; (4)引入激光光束，將激光光束聚焦到摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶上，調節激 光光束的脈沖頻率，對摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶進行燒蝕濺射，濺射產物沉積到襯底 上； (5)濺射結束后，冷卻至室溫，襯底上形成摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料。
步驟(1)所述氧化鋅和稀土元素的氧化物以質量比(7 10) : l進行混合；所述 稀土元素為鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩 Tm、鐿Yb、镥Lu、鈧Sc或釔Y。 步驟(2)所述T型石英管的內徑為40 45mm，外徑為45 50mm，厚度為3 10mm。
步驟(2)所述襯底是表面鍍有一層金屬薄膜催化劑的硅片，所述金屬薄膜催化劑 為金、銀、鈀或它們的合金；所述硅片的晶體取向為〈100〉。 步驟(2)所述鉬桿是由微步電動機帶動旋轉；步驟(3)所述抽真空是采用機械泵
和渦輪分子泵進行抽真空。 步驟(3)所述載流氣體為氮氣。 步驟(4)所述激光光束是采用波長為532nm、脈寬為10ns的Nd:YAG脈沖激光器發 射；所述激光光束的脈沖頻率為1 10Hz，激光光束的能量密度為1. 6 8J/cm2。
步驟(4)所述燒蝕濺射的時間為30 60分鐘。 上述方法制備的摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料，所述摻雜稀土元素氧化鋅一 維納米材料為納米線、納米棒或納米帶。 上述的摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料可應用于制備平板顯示器、半導體激光 器、紅外集成光電器件、氣敏傳感器或壓敏電阻等。
本發明的原理是用脈沖激光光束聚焦于摻有稀土的Zn0靶材上，高能激光使靶 材表面物質熔融，形成包含有稀土離子的等離子體羽并濺射到襯底上；襯底的表面事先沉 積一層金屬催化劑，在加熱的過程中，金屬形成納米熔融顆粒，此顆粒可吸附等離子體羽中 的物質，成為形核中心，在氣-液-固(VLS)生長機制的作用下，自發生長出摻雜稀土元素 的ZnO—維納米結構；所得產物中摻雜元素來自于靶材，而且濃度與靶材的濃度基本一致， 因此可以通過耙材的化學配比來調控產物的摻雜濃度。 通過調節制備參數，實現具有不同形貌和稀土元素摻雜濃度的ZnO —維納米材 料，為實現這些納米材料在電子加工、光學、生物學、催化化學乃至醫學等領域中的應用提 供必要的基礎。 本發明與現有技術相比，具有如下突出優點和有益效果 (1)易于摻雜。所制備的納米材料的成分與靶材的化學配比基本一致，因此稀土元 素的摻雜濃度可以通過調節靶材的組分比例來實現。 (2)可通過調節激光的參數、石英管內真空度和通入氣體的種類以及流量來控制 所制備材料的生長，并且各工藝參數獨立可調，材料制備速度快，一維納米材料生長均勻， 可大面積生長。
圖1 (a)為本發明采用脈沖激光沉積技術制備摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料 的設備裝置圖的俯視示意圖，其中1為微步電動機，2為鉬桿，3為加熱爐，4為T型石英管， 5為載流氣體的出口，6為放置襯底的氧化鋁陶瓷片，7為襯底，8為靶材，9為載流氣體的入 口，10為激光器，11為分束片，12為聚焦鏡；圖l(b)為反應爐部分的左視示意圖，其中1為 微步電動機，2為鉬桿，3為加熱爐，4為T型石英管，5為載流氣體的出口 ， 6為放置襯底的氧 化鋁陶瓷片。 圖2(a)為實施例1制備的摻雜稀土元素銪的氧化鋅(簡記為ZnO:Eu)納米線的 掃描電子顯微鏡照片圖；圖2(b)為實施例1制備的ZnO:Eu納米線的X射線衍射譜圖；圖 2(c) 、 (d)分別為ZnO:Eu納米線的低倍以及高分辨透射電子顯微鏡照片圖；圖2(e)為圖 2(c)所示納米線中部的電子能量耗散譜圖；圖2(f)為實施例l制備的ZnO:Eu納米線某一 區域的陰極射線致熒光光譜圖。 圖3是實施例2制備的摻雜稀土元素鏑的氧化鋅(簡記為ZnO:Dy)納米線傾斜45 度角后拍攝的掃描電子顯微鏡照片。 圖4為實施例3制備的摻雜稀土元素鋱的氧化鋅(簡記為ZnO:Tb)納米帶的掃描 電子顯微鏡照片。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 于此。 實施例1 本實施例的裝置結構(俯視圖如圖l(a)所示，左視圖如圖l(b)所示)為以硅 碳棒為加熱源的加熱爐3中放置一根T型石英管4 ;T型石英管4的內徑為42mm，外徑為50mm，厚度為4mm。 T型石英管豎臂的底部伸進一根鉬桿2，鉬桿的一端由微步電動機1帶動 旋轉，旋轉的速率約為3 10周/分鐘。鉬桿的另一端伸到T型石英管橫臂的中部，并且 安裝有用于激光濺射的靶材8 ;載流氣體從進氣口 9中進入，從出氣口 5中流出，載流氣體 的流量可以通過流量計測量；T型石英管的橫臂，處于載流氣體下游的區域是反應的部位， 在此處放置氧化鋁陶瓷片6，再在陶瓷片6上放置生長納米材料的襯底7 ;將激光光束導入 聚焦到耙材8上；激光光束用激光器10，即Nd:YAG脈沖激光器發射，其激光波長532nm，脈 寬10ns，脈沖頻率為1 10Hz，能量密度為1. 6 8J/cm2。在激光器10與靶材8之間的光 路上放置分束片11用來調節入射激光的能量，放置聚焦鏡12用來對激光光束進行聚焦，聚 焦鏡12的焦距約為1000mm。
具體實施步驟如下 (1)耙材和襯底準備。所用的耙材由ZnO(純度〉99% )和￡11203 (純度> 99. 9% )
粉末按照質量比io : i制備而成將ZnO和EuA粉末按照質量比為io : i進行混合，放
在陶瓷研缽中充分研磨；將研磨后的混合粉末填充到模具中，以4Mpa的壓力壓制，保持此 壓力IO分鐘；取出后，可以得到內徑為6mm，外徑為15mm，厚度5mm的圓環形靶材；將此靶材 放到退火爐中，在低真空下以900°C的高溫燒結3個小時，然后隨爐冷卻至室溫，將之取出， 得到所需的摻有稀土元素銪的ZnO陶瓷靶，即圓環形靶材8 ; 所用的襯底是取向為〈100〉的硅片，面積為5X5mm2 ;硅片依次用丙酮、酒精、和去 離子水在超聲振蕩器中清洗半個小時；將硅片烘干后，在它的表面噴上一層金銀合金，噴涂 的時間為2分鐘，得到襯底7。 (2)將鉬桿通過T型石英管的豎臂伸入T型石英管的橫臂中，將圓環形耙材8置于 鉬桿末端；將5片襯底每隔1厘米，依次排列在氧化鋁陶瓷片6上，打開T型石英管4的閥 門，將陶瓷片置于T型石英管的橫臂上，所述襯底位于圓環形靶材8的側下方，襯底和圓環 形靶材8的垂直距離為20mm，水平距離為2 6cm ;微步電動機帶動鉬桿旋轉，旋轉的速度 為3周/分 ； (3)封閉閥門，啟動機械泵對T型石英管內進行預抽真空；壓強低于5Pa時，再 啟動渦輪分子泵；真空度到達1X10—2Pa時，停止渦輪分子泵，向管內通入^，氣體流量為 20sccm(標準毫升/分鐘)；控制氣壓穩定在400Pa時，啟用加熱爐3對石英管進行加熱，15 分鐘后T型石英管溫度由室溫加熱到預先設定的溫度650°C ;保持此溫度7分鐘，目的是對 襯底進行熱處理，去掉表面的有機物和氧化物等。 (4)調節光路，將激光光束對準和聚焦到圓環形靶材8上；所用的分束片11的光 透過率例為50X;啟動Nd:YAG脈沖激光器10燒蝕濺射圓環形耙材8 ;激光的燒蝕作用使得 圓環形靶材在燒蝕點產生羽輝，羽輝中的物質沉積到襯底7上；脈沖激光的頻率是5Hz，能 量密度約為4J/cm2 ;40分鐘后關閉激光和K，停止加熱，讓石英管自然冷卻到室溫。
(5)室溫下取出襯底，可以發現在襯底的表面有一層灰黑色的物質生成，為 ZnO:Eu納米線。 圖2(a)為本實施例制備出的摻雜稀土元素銪的ZnO(ZnO:Eu)納米線材料的掃描 電子顯微鏡照片。由圖可見，納米線的直徑在30 40nm之間，從根部向尖端方向逐漸變小； 長度在幾百納米之間。 圖2 (b)為本實施例制備的ZnO:Eu納米線的X射線衍射分析圖譜。根據X射線衍射分析的結果，可以確認制得的納米線具有和ZnO相同的晶體結構，即纖鋅礦結構。然而， 值得注意的是，相對于純凈Zn0的X射線衍射的標準圖譜，圖中ZnO:Eu的衍射峰稍微向小 角度的方向移動，揭示了因為半徑較大的Eu離子摻入Zn0晶格后導致的晶格膨脹。
圖2 (c) 、 (d)分別是本實施例制備的ZnO:Eu納米線的低倍和高分辨透射電子顯微 鏡照片。照片清楚地顯示了在納米線頂端的金銀合金小球，證明了納米線是通過氣-液-固 機制生長的。對高分辨透射電子顯微鏡照片進行分析可知，Zn0: Eu納米線具有纖鋅礦結構，
并且生長方向為[10i0]。而通常其他方法制備出的ZnO納米線都是c軸，S卩
取向的，
因此本發明同時提供了一種可以控制摻雜稀土元素的Zn0納米線的生長取向的方法。
圖2是(e)是對納米線中部的電子能量耗散譜分析。結果顯示Eu的含量為0. 51% (原子百分比)。實際上，在排除碳(C)和銅(Cu)元素(來自于銅網的銅和碳膜)的信號 后，含量可能更高。 圖2(f)是本實施例制備的ZnO:Eu納米線某一區域的陰極射線致熒光光譜。對 圖譜分析可知，在電子束的激發下，可以觀測到Eu"離子5D。 一 7F2躍遷的發光峰，對應于 609nm。 實施例2 本實施例所用的裝置與實施例1所述的相同。 (1)靶材和襯底準備。所用的靶材由ZnO(純度〉99% )和0^03(純度> 99. 9% )
粉末按照質量比9 : l制備而成；靶材的制備過程與實施例l所述的過程類似，壓制壓力為
6Mpa，燒結溫度為IOO(TC，時間3小時；所得的摻有稀土元素Dy的ZnO陶瓷靶，即圓環形靶 材； 所用的襯底是取向為〈100〉的硅片，面積為5X5mm2 ;在清洗之前，首先對硅片進 行打磨處理；處理后的硅片先用鹽酸浸泡24小時，然后依次用去離子水、丙酮、酒精和去離 子水在超聲中清洗30分鐘；干燥后，噴上一層金鈀合金，噴涂時間為1分鐘，得到所用的襯 底。 (2)將鉬桿通過T型石英管的豎臂伸入T型石英管的橫臂中，將圓環形耙材8置于 鉬桿末端；將4片襯底每隔1厘米，依次排列在氧化鋁陶瓷片6上，打開T型石英管4的閥 門，將陶瓷片置于T型石英管的橫臂上，所述襯底位于圓環形靶材8的側下方，襯底和圓環 形靶材8的垂直距離為23mm，水平距離為3 6cm ;微步電動機帶動鉬桿旋轉，旋轉的速度 為10周/分鐘； (3)封閉閥門，啟動機械泵對T型石英管內進行預抽真空；壓強低于5Pa時，再啟 動渦輪分子泵；真空度到達9. 7X 10—3Pa時，停止渦輪分子泵，向管內通入N2，氣體流量為 40sccm(標準毫升/分鐘)；控制氣壓穩定在1000Pa時，啟用加熱爐3對石英管進行加熱， 9分鐘后T型石英管溫度由室溫加熱到預先設定的溫度750°C ;保持此溫度4分鐘，目的是 對襯底進行熱處理，去掉表面的有機物和氧化物等。 (4)調節光路，將激光光束對準和聚焦到圓環形靶材8上；所用的分束片11的光 透過率例為50X;啟動Nd:YAG脈沖激光器10燒蝕濺射圓環形耙材8 ;激光的燒蝕作用使得 圓環形靶材在燒蝕點產生羽輝，羽輝中的物質沉積到襯底7上；脈沖激光的頻率是3Hz，能 量密度約為1. 6J/cm2 ;60分鐘后關閉激光和K，停止加熱，讓石英管自然冷卻到室溫。
(5)在室溫下取出襯底，襯底的表面為ZnO:Dy納米線。
經過掃描電子顯微鏡觀察，如附圖3所示，可以發現ZnO:Dy納米線密集地生長在 襯底上，并且，很大一部分與襯底垂直。
實施例3 本實施例的裝置包括了激光器10、聚焦鏡12、圓環形靶材8、T型石英管4、加熱爐 3、微步電動機1、鉬桿2。其中9為氣體的入口、5為氣體的出口、7為襯底、6為放置襯底的 氧化鋁陶瓷片。本實施例相對實施例1來說，去除了分束片11。 (1)靶材和襯底準備。本實施例所用的靶材由ZnO(純度> 99% )和Tb203(純度 > 99. 9% )粉末按照質量比7 : 1制備而成。其制備過程與實施例1的第(1)步類似。壓 制的壓力為5Mpa，燒結溫度為1200°C，時間3小時；所制備的ZnO:Tb圓環形靶材的內徑為 6mm，外徑為15mm，厚約10mm ; 所用的襯底是取向為〈100〉的硅片，面積為5X5mm2 ;硅片依次用丙酮、酒精、和去 離子水在超聲中清洗半個小時；將硅片烘干后，在它的表面噴上一層金銀合金，噴涂的時間 為l分鐘。 (2)將鉬桿通過T型石英管的豎臂伸入T型石英管的橫臂中，將圓環形耙材8置于 鉬桿末端；將4片襯底每隔1厘米，依次排列在氧化鋁陶瓷片6上，打開T型石英管4的閥 門，將陶瓷片置于T型石英管的橫臂上，所述襯底位于圓環形靶材8的側下方，襯底和圓環 形靶材8的垂直距離為21mm，水平距離為3 6cm ;微步電動機帶動鉬桿旋轉，旋轉的速度 為8周/分鐘； (3)封閉閥門，啟動機械泵對T型石英管內進行預抽真空；壓強低于5Pa時，再啟 動渦輪分子泵；真空度到達8. 6X 10—3Pa時，停止渦輪分子泵，向管內通入N2，氣體流量為 30sccm(標準毫升/分鐘)；控制氣壓穩定在3000Pa時，啟用加熱爐3對石英管進行加熱， 9分鐘后T型石英管溫度由室溫加熱到預先設定的溫度700°C ;保持此溫度7分鐘，目的是 對襯底進行熱處理，去掉表面的有機物和氧化物等。 (4)調節光路，將激光光束經過聚焦鏡12聚焦到圓環形靶材8上；啟動Nd: YAG脈 沖激光器10燒蝕濺射圓環形靶材8 ;激光的燒蝕作用使得圓環形靶材在燒蝕點產生羽輝， 羽輝中的物質沉積到襯底7上；脈沖激光的頻率是3Hz，能量密度約為8J/cm2 ;50分鐘后關 閉激光和N2，停止加熱，讓石英管自然冷卻到室溫。
(5)在室溫下取出襯底，襯底的表面為ZnO:Tb納米線。 圖3是本實施例制備的摻雜稀土元素鋱的ZnO(ZnO:Tb)納米材料的掃描電子顯微 鏡照片，可以看到納米帶和納米線夾雜分布在襯底上。納米帶的寬度為80 120nm，厚度為 30 50nm，長度可達到1微米以上。 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其它的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)將氧化鋅和稀土元素的氧化物混合，研磨，壓制，在900～1200℃的溫度下燒結，得到摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶；(2)將鉬桿通過T型石英管的豎臂伸入T型石英管的橫臂中，將摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶置于鉬桿下端，將襯底置于T型石英管的橫臂中，所述襯底位于摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶的側下方，襯底和摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶的垂直距離為20～23mm，水平距離為2～6cm；鉬桿以3～10周/分鐘的速度旋轉；(3)將T型石英管抽真空，以20～40sccm的速度通入載流氣體，使T型石英管內的氣壓達到400～3000Pa，然后將T型石英管加熱至650～750℃；(4)引入激光光束，將激光光束聚焦到摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶上，調節激光光束的脈沖頻率，對摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶進行燒蝕濺射，濺射產物沉積到襯底上；(5)濺射結束后，冷卻至室溫，襯底上形成摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料。
2. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征 在于步驟(1)所述氧化鋅和稀土元素的氧化物以質量比(7 10) : 1進行混合；所述稀 土元素為鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、禮、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧或釔。
3. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征 在于步驟(2)所述T型石英管的內徑為40 45mm，外徑為45 50mm，厚度為3 10mm。
4. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征 在于步驟(2)所述襯底是表面鍍有一層金屬薄膜催化劑的硅片，所述金屬薄膜催化劑為 金、銀、鈀或它們的合金；所述硅片的晶體取向為〈100〉。
5. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征 在于步驟(2)所述鉬桿是由微步電動機帶動旋轉；步驟(3)所述抽真空是采用機械泵和 渦輪分子泵進行抽真空。
6. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述載流氣體為氮氣。
7. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征 在于步驟(4)所述激光光束是采用波長為532nm、脈寬為10ns的Nd: YAG脈沖激光器發射； 所述激光光束的脈沖頻率為1 10Hz，激光光束的能量密度為1. 6 8J/cm2。
8. 根據權利要求1所述的一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法，其特征 在于步驟(4)所述燒蝕濺射的時間為30 60分鐘。
9. 根據權利要求1 8任一項所述方法制備的摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料，其 特征在于所述摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料為納米線、納米棒或納米帶。
10. 根據權利要求9所述的摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料應用于制備平板顯示 器、半導體激光器、紅外集成光電器件、氣敏傳感器或壓敏電阻。
全文摘要
本發明公開了一種摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料的制備方法。該方法包括步驟將氧化鋅和稀土元素的氧化物混合，研磨，壓制，燒結，得到氧化鋅陶瓷靶；將氧化鋅陶瓷靶置于T型石英管中的鉬桿上，將襯底置于氧化鋅陶瓷靶的側下方，鉬桿旋轉；將T型石英管抽真空，通入載流氣體，氣壓達到400～3000Pa，加熱至650～750℃；引入激光光束，將激光光束聚焦到摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶上，調節激光光束的脈沖頻率，對摻有稀土元素的氧化鋅陶瓷靶進行燒蝕濺射，濺射產物沉積到襯底上；濺射結束后，冷卻至室溫，襯底上形成摻雜稀土元素氧化鋅一維納米材料。本發明方法操作簡單、耗時少、易于摻雜，可以大規模生產。
文檔編號C01G9/02GK101786653SQ20101011816
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月26日 優先權日2010年2月26日
發明者朱宏干, 楊國偉, 楊玉華 申請人:中山大學