一维氮化镓纳米材料的制备 - 大学化学.pdfVIP

第 2 1卷 　第 5期 大 学 化 学 2006年 10 月 一维氮化镓纳米材料的制备 郝瑞 　袁金颖 (清华大学化学系 　北京 100084) 　　摘要 　氮化镓是 ⅢⅤ族半导体中最重要的材料之一 ,有着极其优 良的发光性质和半导体性 质 。在一维氮化镓纳米材料的制备方面 , 已经发展出了许多方法 ,如气相 模板合成法 、气 液 固 ( ) VL S 合成法 、氧化辅助合成等 。本文主要介绍其中几个有代表性的方法 ,并对该领域进行了展 望 。 ( ) 　　氮化镓是 ⅢⅤ族半导体中最重要的材料之一 。氮化镓具有宽的直接带隙 3. 4 eV ,极其 ( ) ( ) 优良的发光性质和半导体性质 ,是制作蓝 、绿发光二极管 L ED ,激光二极管 LD 和高温大功 率集成电路的理想材料 ; 同时 ,在合成高温气敏传感器材料 、高密度信息存储 、高速激光打印、 通讯等方面也有着广阔的应用前景 。而一维氮化镓纳米材料更是因为其独特的性质 , 以及制 作纳米器件的应用前景而备受关注 。本文对近年来发展起来的一维氮化镓纳米材料的合成方 法进行介绍 。 1　气相 模板合成法 　　气相 模板合成法是一种利用已有的纳米尺度结构为模板 , 由气相化合物沉积而得到一维 纳米材料的方法 。这种用空间限制 、诱导来制备纳米线的方法已在合成多种纳米线材方面发 挥了很大的作用 。 　　清华大学范守善研究组于 1997 年率先用气相 模板方法合成了氮化镓纳米棒 [ 1 ] (图 1) 。 μ 用氨气和 Ga O 的蒸气在碳纳米管存在下反应 ,成功合成出直径 4 ～50nm ,长度可达 25 m 的 2 纳米棒 。化学反应式如下 : ( ) 　　　　4 Ga + Ga O 3Ga O 气 2 3 2 图 1　范守善等合成的 GaN纳米线和实验中作为模板的碳纳米管的透射电镜的形貌照片 [ 1] 27 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 　　　　2Ga O 气 + C 碳纳米管 +4NH 气 4GaN 纳米线 +H O 气 + CO 气 + 5H 气 2 3 2 2 [ 2 ] ( ) 　　Go ldberger研究组 用在 110 蓝宝石上以气相沉积法制出的 ZnO 纳米线阵列做模板 ,用 气相沉积法得到单晶氮化镓纳米管 。在这种方法中 ,三甲基镓及氨气混合气作为前驱体 ,氮气 或氩气作为输运气体 ,在 600 ～700 ℃与模板反应 ,生成一种包覆结构 ;再于 600 ℃通入含 10% 氢气的氩气除掉模板 ,就得到了氮化镓的单晶纳米管 。通过 TEM 观察 ,所得纳米管的直径为 μ 30 ～200nm ,而长度为 2 ～3 m ,而壁