氧化銦和磷化銦納米結(jié)構(gòu)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(dǎo)體功能材料，不同形貌、不同尺寸氧化銦和磷化銦納米結(jié)構(gòu)單元具有許多不同于相應(yīng)塊體材料的獨特光學(xué)、催化和磁學(xué)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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)單元的合成、組裝與應(yīng)用的研究異?；钴S。本論文通過簡單、實用的化學(xué)合成法，例如空氣中熱氧化法、碳熱還原CVD法和In(Ac)63-絡(luò)合溶液的水解反應(yīng)法合成了不同結(jié)構(gòu)和微

2、結(jié)構(gòu)、尺寸及其形貌的氧化銦和磷化銦納米材料，具體研究結(jié)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(luò)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(jié)果表明In2O3為六方晶系結(jié)構(gòu)，隨著反應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)以In2O3和石墨粉的混合物為原料，加熱到980℃反應(yīng)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(jié)構(gòu)。XRD分析表明兩種產(chǎn)物均為立方相結(jié)構(gòu)，HRTEM和EDS分析結(jié)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?zé)嵫趸瘒娊鸬你燁w粒，直接在其表面上生長出了尖錐形In2O3納米棒。實驗結(jié)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jìn)行了表征。SEM測試結(jié)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(jìn)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(luò)合溶液、紅磷和KBH4為原料，采用簡單水熱法160-200℃反應(yīng)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(yīng)時間對反應(yīng)的影響。改變反應(yīng)溫度可以控制InP納米晶的粒徑大小，反應(yīng)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(yīng)機理。 (6)銦顆粒表面上直接生長InP納米線以銦顆