專利名稱：纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的低溫生長方法
技術領域：
本發明涉及一種納米材料的制備方法，具體的說是一種纖鋅礦硫化鋅( 基稀 磁半導體納米棒的低溫生長方法。
背景技術：
稀磁半導體由于將磁性自由度引入傳統的半導體，同時具有電子的電荷屬性和自 旋屬性而表現出優異的磁，磁光，磁電性能，在許多領域表現出巨大的應用潛力，是制作高 密度非易失性存儲器、磁感應器、半導體集成電路、半導體激光器和自旋量子計算機等電子 器件的重要材料，具有廣闊的應用前景。近些年來，一維納米結構材料，如納米管，納米線， 納米棒，納米帶等，因其在基礎物理研究的重要性以及在納米電子，納米力學等方面的潛在 應用，不斷激發起人們的研究興趣。因此，制備一維納米結構的稀磁半導體具有重要意義。ZnS是一種很重要的寬帶隙半導體光電材料，具有閃鋅礦和纖鋅礦兩種同素異形 體，在紫外發光二極管，平板顯示器，紅外窗口，傳感器，激光器等領域具有重要的應用價 值。閃鋅礦為常溫穩定相，纖鋅礦為高溫穩定相，在1020°C的高溫情況下閃鋅礦結構可以 向纖鋅礦結構轉化。纖鋅礦硫化鋅與閃鋅礦硫化鋅相比具有更優異的光學性能，但一般要 采用化學氣相沉積的方法才能獲得。這種方法要求實驗條件苛刻，在高溫的條件下才可以 制備出材料，通常很難得到小尺寸的納米棒，且重復性不好。因此，尋找低溫合成纖鋅礦硫 化鋅納米棒的方法成為近幾年的研究熱點。水熱的方法具有反應溫度低，反應物廉價，無毒 性，重復性很好，且容易實現摻雜的特點而備受人們的關注。目前，還沒有人采用該方法在 低溫的條件下合成纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒。因此，我們期望能利用該方法，通過 引入磁性離子，實現纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒低溫生長的目的。
發明內容
本發明的目的在于采用水熱法制備纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒，通過調節 溫度控制納米棒的尺寸；通過引入Fe，Mn, Cu摻雜離子完成稀磁半導體的制備。本發明的技術解決方案是該方法采用水熱法，以水和乙二胺為溶劑，硝酸鹽和硫 脲為原料，利用乙二胺的模板作用實現纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的制備；具體制備工藝步驟如下(1)、稱取適量的硝酸鋅、硝酸鹽和硫脲。O)、將硝酸鋅和硝酸鹽溶于水和乙二胺的混合溶液中，其中混合溶液中水和乙二 胺的配制比例為1 1，常溫磁力攪拌1小時。(3)、將硫脲加入到溶液O)中，常溫磁力攪拌2小時。(4)、將(3)步的混合溶液放入反應釜中180°C燒結12小時。(5)、取出產物，利用去離子水對其進行超聲，離心，反復2次；利用乙醇對其進行 超聲，離心，反復2次；80°C下空氣中干燥3小時，即得到粉末物質。所述的硝酸鹽是指硝酸錳、硝酸鐵、硝酸銅的任意一種或多種。
所述的適量的硝酸鋅、硝酸鹽和硫脲是指硝酸鋅和硝酸鹽量的和與硫脲量的摩爾 比例為1 3。硝酸鹽的量不是任意的，利用硝酸鹽與硝酸鋅和硝酸鹽的和的摩爾比例表示 硝酸鹽的摻雜比例，摻雜比例的范圍隨著摻雜離子的不同而有所不同，見表1表1 纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒中所摻雜磁性元素的摻雜比例
權利要求
1.一種纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的低溫生長方法，其特征在于該方法是采 用水熱法，以水和乙二胺為溶劑，硝酸鋅和摻雜元素的硝酸鹽及硫脲為原料，將摻雜元素按 照一定比例摻雜到硫化鋅的晶格中，實現了纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的制備；具體制備工藝步驟如下(1)、稱取適量的硝酸鋅、硝酸鹽和硫脲；O)、將硝酸鋅和硝酸鹽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 配制比例為1 1，常溫磁力攪拌1小時；(3)、將硫脲加入到溶液O)中，常溫磁力攪拌2小時；(4)、將(3)步的混合溶液放入反應釜中180°C燒結12小時；(5)、取出產物，利用去離子水對其進行超聲，離心，反復2次；利用乙醇對其進行超聲， 離心，反復2次；80°C空氣中干燥3小時，即得到粉末物質。
2.根據權利要求1所述的一種纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的低溫生長方法，其 特征在于所述的硝酸鹽是指硝酸錳、硝酸鐵、硝酸銅的任意一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的低溫生長方法，其 特征在于所述的適量的硝酸鋅、硝酸鹽和硫脲是指硝酸鋅和硝酸鹽量的和與硫脲量的 摩爾比例為1 3。
4.根據權利要求1所述的一種纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的低溫生長方法，其 特征在于所述的將摻雜元素按照一定比例摻雜到硫化鋅的晶格中的比例是指任意一種元素摻雜中的SiS = Mn2+中摻雜Mn2+的比例為硝酸錳與硝酸鋅和硝酸錳的和 的摩爾比在0到5%之間；任意一種元素摻雜中的SiSTe2+中摻雜!^2+的比例為硝酸鐵與硝酸鋅和硝酸鐵的和 的摩爾比在0到3%之間；任意一種元素摻雜中的aiS:Cu2+中摻雜Cu2+的比例為硝酸銅與硝酸鋅和硝酸銅的和 的摩爾比在0到之間；兩種元素摻雜中的SiS = Mn2+Fe2+中摻雜Mn2+的比例為硝酸錳與硝酸鋅和硝酸錳和硝 酸鐵的和的摩爾比在0到之間；摻雜!^2+的比例為硝酸鐵與硝酸鋅和硝酸錳和硝酸鐵 的和的摩爾比在0到3%之間；兩種元素摻雜中的SiS = Mn2+Cu2+中摻雜Mn2+的比例為硝酸錳與硝酸鋅和硝酸錳和硝 酸銅的和的摩爾比在0到之間；摻雜Cu2+的比例為硝酸銅與硝酸鋅和硝酸錳和硝酸銅 的和的摩爾比在0到之間；三種元素摻雜的SiS = Mn2+Fe2+Cu2+中摻雜Mn2+的比例為硝酸錳與硝酸鋅和硝酸錳和硝 酸鐵和硝酸銅的和的摩爾比在0到之間；摻雜!^2+的比例為硝酸鐵與硝酸鋅和硝酸錳 和硝酸鐵和硝酸銅的和的摩爾比在0到之間；摻雜Cu2+的比例為硝酸銅與硝酸鋅和硝 酸錳和硝酸鐵和硝酸銅的和的摩爾比在0到之間。
全文摘要
本發明涉及一種納米材料的制備方法，具體的說是一種纖鋅礦硫化鋅(ZnS)基稀磁半導體納米棒的低溫生長方法。該方法是采用水熱法，以水和乙二胺為溶劑，硝酸鋅和摻雜元素的硝酸鹽及硫脲為原料，將摻雜元素按照一定比例摻雜到硫化鋅的晶格中，實現了纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的制備；本發明的技術特點是水熱法不但具有操作簡單，低溫生長，低耗費，易于實現大規模生產等優點。而且通過引入磁性離子，成功實現了纖鋅礦硫化鋅基稀磁半導體納米棒的制備。本發明為其他高溫穩定相納米材料的低溫合成提供了有效的后備方法。
文檔編號B82B3/00GK102097206SQ20091021804
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者張永軍, 曹健, 楊景海 申請人:吉林師范大學