專利名稱：一種銻化銦納米晶體的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種銻化銦納米晶體的制備方法，屬于III - V族納米晶體材料制備技術領域。
背景技術：
InSb是III - V族半導體中帶隙最窄、載流子遷移率最高的半導體材料，在紅外探測己有很好的應用，然而，由于其納米尺度的量子點、阱和低維半導體量子體系表現出許多特殊的光、電和磁等物理性能，在超高密度磁頭、醫學成像、近距離通訊等領域有著巨大的應用前景。當今半導體業界，降低產品功耗是發展的一項重要內容，使用新材料來代替舊材料則是其中的重要突破口——而^Sb能夠補充硅元素的不足，在降低芯片功耗的同時，能將速度提高50%以上。這使得人們對MSb和整個III - V族半導體產生了濃厚的興趣。但是，對于III - V族化合物來說，由于它們有較強的共價性，表面原子的鍵的結合能較大，因此用常規的方法合成III- V族化合物納米粒子都有很大的困難。目前，制備^Sb 納米晶體的主要方法有有機金屬氣相外延法、激光輔助催化生長法和液相法。它們各有自己的特點，但同時也存在一些局限性。例如，它們三者都需要較高的反應溫度(有機金屬氣相外延法400-70(TC ；激光輔助催化生長法 800°C ；液相法240-360°C )；銻源劇毒或處理條件苛刻(SbH3、513[31(013)]3或Sb [N (CH3)J3)；大多需要使用納米催化劑顆粒，這些顆粒往往殘留在產物中或^Sb納米晶體末端；材料結構和形貌方面的工藝不可控。針對上述三方面的問題和需要，本發明發展了一種低溫(120-180°C)制備hSb納米晶體的高效、 廉價、無需催化劑、相對安全的液相制備方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種適用于高速電子元件、磁性元件和遠紅外波段的光電元件的銻化銦納米晶體的制備方法。本發明是一種銻化銦納米晶體的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟
a.將105 115mg Sb203、282 294mg In(NO3)3 · 9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在250mL的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌；然后將油裕溫度調至反應溫度120°C 180°C ；用針筒將儲備液在2 3秒內迅速注入到生長溶液當中， 并保持油浴溫度和磁力攪拌；d.從反應時間為5min 30min中間對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，并以15000rpm轉速離心分離20min，最終得到產物MSb納米晶體。本發明制備出的銻化銦納米晶體性質穩定、顆粒均勻，在超高密度磁頭、醫學成像、近距離通訊等領域將有巨大的應用前景。本發明的突出特點為⑴ 反應合成溫度低(120-180°c ) U納米晶體平均直徑在15-60nm范圍基本可控U不使用劇毒單質銻粉和揮發性強、制備和處理條件柯刻的Sb[Si (CH3)J3或Sb[N(CH3)J3作為銻源，不使用有毒的有機金屬如TMI，是一種相對安全、綠色的合成方法；使用廉價反應物和溶液體系I4I無需催化劑，反應時間短(5min-30min)；高產率(>80%)；可大批量制備等。
圖1為本發明實施例3制得樣品的X射線晶體衍射(TEM)圖。圖2為本發明實施例3制得樣品的高分辨率透射電子顯微鏡(XRD)圖。圖3為本發明實施例1、制得樣品的熒光強度(PL)圖。
具體實施例方式實施例1
a.將IlOmg Sb2O3'290mg In(NO3)3 · 9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mg NaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌。然后將油裕溫度調至反應溫度120°C ；用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至IOmin時對反應液進行抽樣，向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化姻(InSb)。實施例2
a.將IlOmg Sb2O3>290mg In(NO3)3.9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌；然后將油裕溫度調至反應溫度140°C。用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至IOmin時對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化銦(InSb)。實施例3
a.將 IlOmg Sb2O3>290mg In(NO3)3.9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的
4三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌；然后將油裕溫度調至反應溫度160°C。用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至1Omin時對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化銦(InSb)。實施例4
a.將1lOmg Sb2O3>290mg In(NO3)3.9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌。然后將油裕溫度調至反應溫度180°C ；用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至IOmin時對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化銦(InSb)。實施例5
a.將1lOmg Sb2O3>290mg In(NO3)3.9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌。然后將油裕溫度調至反應溫度160°C ；用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至5min時對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化銦(InSb)。實施例6
a.將1lOmg Sb2O3>290mg In(NO3)3.9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌；然后將油裕溫度調至反應溫度160°C ；用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至20min時對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化銦(InSb)。實施例7
a.將IlOmg Sb2O3>290mg In(NO3)3.9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在 250mL 的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；
b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；
c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌；然后將油裕溫度調至反應溫度160°C ；用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中( 2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌；
d.從反應至30min時對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm 轉速離心20min分離產物銻化銦(InSb)。
本發明利用熒光分度計對實施例1-4制得的樣品進行發光性能分析，并通過X射線衍射儀和高分辨率透射電子顯微鏡觀察實施例3制得的^Sb納米微晶的超微結構，其測試結果表明如圖1所示，所測的^iSb納米線樣品粉末為多晶結構，其主要成分為閃鋅礦結構的(zinc blende structure)的 InSb，根據 JCPDS 卡資料得到，圖中有(111)、(220)、 (311)、(400)、(331)等晶面所得的衍射峰，其對應的2 θ角分別為23. 740,39. 300,46. 640， 56. 860,62. 620ο 同時，我們還可以注意到在 2 θ 角為 28. 680，29. 560，29. 680，41. 980， 51. 940的地方也有明顯的衍射峰，根據JCPDS卡資料查詢可得到，這幾處衍射峰的晶面分別為(001)、(010)、(200)、(011)、(211)，這說明InSb納米線粉末樣品中可能存在纖鋅礦結構(wurtzite structure)的h^。從圖2中可以看出，樣品粒徑大約為20nm，且分布較均勻，無明顯團聚現象。從圖3中可以看出，隨加熱溫度增加，InSb的紅外發光強度先隨著溫度的上升而上升，發光光譜變得對稱，說明量子點充分晶化。從而表明溫度的升高有助于提高納米微晶的結晶性能，減少表面態，缺陷發射強度明顯減弱。
權利要求
1.本發明一種銻化銦納米晶體的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟a.將105 115mg Sb203>282 294mg In(NO3)3 · 9/2 H20、50mg PEG200 和 25mL 乙二醇在250mL的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；b.將200mgNaBH4溶于5mL乙二胺作為儲備液；c.在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140°C，保持30分鐘磁力攪拌；然后將油裕溫度調至反應溫度120°C 180°C;用針筒將儲備液在2 3秒們迅速注入到生長溶液當中，并保持油浴溫度和磁力攪拌；d.從反應時間為5min 30min中間對反應液進行抽樣；向抽取反應液中加入適量乙醇，并以15000rpm轉速離心分離20min，最終得到產物MSb納米晶體。
全文摘要
本發明是涉及一種銻化銦納米晶體的制備方法，屬復合納米微晶材料技術領域。本發明產物為銻化銦納米晶體。本發明的制備方法是將Sb2O3、In(NO3)3·9/2H2O、PEG200和乙二醇在250mL的三頸燒瓶中混和作為生長溶液；將NaBH4溶于乙二胺作為儲備液。在氮氣保護氣氛下將生長溶液油浴到140℃，保持30分鐘磁力攪拌。然后將油裕溫度調至反應溫度(120℃～180℃)。用針筒將儲備液迅速注入到生長溶液當中(～2S)，保持油浴溫度和磁力攪拌。從反應5min到5h中間對反應液進行抽樣。向抽取反應液中加入適量乙醇，以15000rpm轉速離心20min分離產物(InSb)。本制備方法是一種低溫(120-180℃)制備InSb納米晶體的高效、廉價、無需催化劑、相對安全的液相制備方法；所得產物性質穩定、顆粒均勻；它可用于提供一種適用于高速電子元件、磁性元件和遠紅外波段的光電元件的銻化銦納米晶體。
文檔編號C30B29/40GK102154705SQ20111006106
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者傅騰飛, 姚亞玲, 徐天勝, 施昕, 李冬梅 申請人:上海大學