[发明专利]一种制备半导体材料纳米结构氮化铝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备半导体纳米材料的制备方法，具体地说是一种用氮气作为氮源制备出氮化铝的纳米材料。

背景技术

随着电子科技的高速发展，纳米材料的应用范围越来越广泛，其中纳米带是制作纳米器件的关键材料。而纳米带具有更高的表面积比，并且氮化铝有高达6.2ev的带隙和很大的激子束缚能，所以氮化铝的纳米带在弹性脉冲波传感器、纳米机械共振器和场发射二极管有很好的应用前景。目前已经有很多生产氮化铝纳米材料的方法，例如：氯化物分解法、碳高温还原法、气体还原氮化法和气象沉积法。其中，碳高温还原法需要很高的温度；气象沉积法对收集生成物的基地有很高的要求，而且不能大量形成；氯化物分解法和气体还原氮化法则是需要氨气作为氮源，这样试验具有一定的危险性，且对环境也有很大的污染。因此，现有的制备方法都需要很高的生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应速度快、成本低、无污染的制备氮化铝纳米带的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种制备半导体材料纳米带结构氮化铝的方法，其特征在于它包括以下步骤：

A)将铝粉研磨至颗粒直径在1微米和50纳米之间；

B)将研磨好的粉末放置在反应管内，通入氮气，氮气经过干燥，气流在20sccm到300sccm之间；干燥氮气所用的气体干燥剂可以是浓硫酸或氧化钙或硫酸钙；反应管应选用耐高温管，可以是石英管或刚玉管。

C)用加热装置对反应管进行加热，使氮气和铝粉产生的蒸汽进行反应；加热温度为700~1200℃，加热时间为30分钟到5个小时。

D)经过反应后，在放原材料的地方生成大量的氮化铝纳米带，氮化铝纳米带顶端直径为10nm，下端直径为100~200nm，长度为5~7微米。

本发明中，金属铝可以放在任何在氮气氛下的高温环境中，只要是铝蒸汽和氮气充分接触就可以在原位形成大量的氮化铝纳米带结构。

本发明利用Al和N₂做原料，在蒸汽反应中，反应温度是700~1200℃，在通过氮气流在20sccm到300sccm之间的情况下经过30分钟就可以形成氮化铝的纳米带结构。与现有技术相比，本发明的优点是：1、进行的是原位生长，不需要任何的基底，能简便的收集大量的纯生成物而不引进任何的其他的化合物，温度不高；2、反应时间短，由于首次采用氮气作为氮源，所以没有任何的环境污染和危险性，成本很低。

本发明所述的制备氮化铝纳米带的方法简单快速，对环境没有任何的污染。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明制得的氮化铝纳米带的X射线衍射图

图3是本发明制得的氮化铝纳米带的扫描电镜图；

图4是本发明制得的氮化铝纳米带的透射电镜图

图5是氮化铝纳米带的紫外阴极射线法光谱与商用氮化铝进行比较的示意图。

具体实施方式

一种本发明所述的制备半导体材料纳米结构氮化铝的方法，制备过程在反应管中完成，反应管是石英管，也可以是刚玉管或是其他耐高温管，具体包括以下步骤：

首先将铝粉研磨至颗粒直径在1微米和50纳米之间。

将研磨好的粉末放置在反应管内，通入氮气，氮气经过干燥，氮气流在20sccm到300sccm之间；干燥氮气所用的气体干燥剂可以是浓硫酸或氧化钙或硫酸钙。

用加热装置对反应管进行加热，使氮气和铝粉产生的蒸汽进行反应；加热温度为700~1200℃，加热时间为30分钟到5个小时。

经过反应后，在放原材料的地方生成大量的氮化铝纳米带，氮化铝纳米带顶端直径为10nm，下端直径为100~200nm，长度为5~7微米。

由以上制备方法的示意图见附图1，其中，铝粉1放置在加热装置电炉2内，氮气(N₂)通过气体干燥剂3后进入电炉2内，在700~1200℃与铝粉1反应，得到氮化铝纳米带。

得到的氮化铝纳米带的X射线衍射图见附图2，该纳米带的扫描电镜图见附图3，其透射电镜图见附图4。得到的氮化铝纳米带的阴极射线法光谱与普通商业氮化铝的管普比较图见附图5。氮化铝纳米带材料是制作纳米器件的关键材料，同时通过和商用氮化铝的比较，可以看出本发明制作出的氮化铝的纳米带既有很强的紫外阴极射线发光峰，因此该材料在制作紫外发光材料或半导体材料中有广泛的应用。