氧化銦和磷化銦納米結構單元的合成與控制.pdf

1、氧化銦和磷化銦都是非常重要的半導體功能材料，不同形貌、不同尺寸氧化銦和磷化銦納米結構單元具有許多不同于相應塊體材料的獨特光學、催化和磁學等性質(zhì)，在生物傳感、太陽能電池、光電器件和平板液晶顯示等領域有著廣泛的應用。因而氧化銦和磷化銦納米線、納米帶、納米磚、納米八面體等納米結構單元的合成、組裝與應用的研究異?；钴S。本論文通過簡單、實用的化學合成法，例如空氣中熱氧化法、碳熱還原CVD法和In(Ac)63-絡合溶液的水解反應法合成了不同結構和微

2、結構、尺寸及其形貌的氧化銦和磷化銦納米材料，具體研究結果如下： (1)多層六角星形In203的制備與尺寸控制180-220℃范圍內(nèi)，在體積比為4∶1的乙二醇和水的混合溶液中利用In(Ac)63-絡合物的水解首次制備了多層六角星形InOOH，再在空氣中450℃熱處理得到形貌不變的In2O3。XRD測試結果表明In2O3為六方晶系結構，隨著反應溫度升高，InOOH尺寸越來越小，如果用乙醇、乙二醇和丙三醇分別替代乙二醇就會得到形貌和相

3、結構不同的產(chǎn)物。 (2)In2O3八面體和In2O3-SiO2納米鏈自組裝的菊花狀納米結構以In2O3和石墨粉的混合物為原料，加熱到980℃反應1小時，以(111)硅片為襯底得到了In2O3八面體，通過改變中心加熱源和硅片間的距離可控制八面體In2O3納米晶的尺寸。以噴金的(111)硅片為襯底，得到了In2O3-SiO2納米鏈自組裝的菊花狀結構。XRD分析表明兩種產(chǎn)物均為立方相結構，HRTEM和EDS分析結果證實了In2O3-S

4、iO2納米鏈由立方相In2O3和無定形SiO2交替連接而成。 (3)空氣中熱氧化合成尖錐形In2O3納米棒用空氣中的氧氣作氧源，高溫熱氧化噴金的銦顆粒，直接在其表面上生長出了尖錐形In2O3納米棒。實驗結果表明，在900-1000℃范圍內(nèi)，噴金的銦粒表面上可以大面積生長尖錐形In2O3納米棒。隨著反應時間的增加，納米棒的長度和直徑明顯增加。 (4)In/SiO2納米電纜自組裝的圓環(huán)形結構以In2O3與石墨粉的混合物為原料

5、，將原料和單晶硅(111)襯底分別放在管式加熱爐前段和中心處，加熱到1040℃，在硅襯底上得到了具有“芯線-殼層”同軸結構的In/SiO2納米電纜，有的納米電纜中的In并未填滿，形成空的SiO2納米管。這些納米電纜自組裝成圓環(huán)形結構，硅片邊緣局部區(qū)域的納米電纜呈直立狀態(tài)。用XRD、SEM、TEM和能譜面分布圖對納米電纜進行了表征。SEM測試結果表明這種納米電纜的平均直徑約1.3μm。能譜面分布分析進一步證明納米電纜的“芯線”為單質(zhì)In，

6、殼層為SiO2。 (5)水熱法合成分散的球形InP納米晶以In-EDTA絡合溶液、紅磷和KBH4為原料，采用簡單水熱法160-200℃反應26小時合成了平均粒徑為16nm的分散的球形InP納米晶，考察了溫度和反應時間對反應的影響。改變反應溫度可以控制InP納米晶的粒徑大小，反應溫度從160℃升高到200℃過程中，納米晶的粒徑從9.1nm增加到了16.3nm，并討論了反應機理。 (6)銦顆粒表面上直接生長InP納米線以銦顆