[发明专利]一种由片状氧化锡组成的纳米墙结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体涉及一种由片状氧化锡组成的纳米墙结构以及使用的热蒸发方法，在大气压强、氩气气氛条件下，在硅片衬底上得到大面积这种结构的制备方法。

技术背景

SnO₂作为一种重要的功能性宽禁带半导体材料，由于具有优异的光学、电学特性，在气敏传感器、透明导电材料、太阳能电池、晶体管等众多领域具有广阔的潜在应用前景。由于特殊的物理属性和在纳米级器件上的应用，近年来纳米结构已经引起了人们强烈的兴趣。SnO₂纳米结构的研究也取得了重大的进展，近年来，人们利用溶液法，分子束外延，脉冲激光沉积，金属有机物化学气相沉积等多种方法，制备出了形貌丰富的SnO₂纳米结构，例如纳米线，纳米带，鱼骨状，之字形等纳米结构都已报道，然而，却还很少有由片状SnO₂组成的纳米墙结构被报道。发展一些简单有效的SnO₂纳米材料制备方法，合成功能性的SnO₂纳米结构所组装而成的体系结构仍是一个很大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种由片状氧化锡组成的纳米墙结构及其制备方法。

本发明所提供的由片状氧化锡组成的纳米墙结构，在国际上是首次报道。这种结构由片状氧化锡纳米结构组成，纳米墙的边缘不规则，各墙的侧面也不光滑，其直径大约在100-1000nm，厚度约为30nm。

一种制备由片状氧化锡组成的纳米墙结构的方法，其具体工艺如下：

1.将氧化亚锡粉末和碳粉按质量比1～3∶1配比，加无水乙醇，通过超声充分混合后烘干作为源材料；

2.将水平放置的管式生长炉以15℃/min的速率加热到650～850℃；

3.将源材料平铺在一个石英舟里，将一硅片做为衬底垂直放于源材料下风口处，衬底与源材料的距离约0.5～1cm，把载有源和衬底的石英舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；

4.通入流量为0.3L/min～0.5L/min的高纯氩气作为保护气，高温熔炉的出气口保持半封闭状态，在大气压强下反应60～90min后关掉炉子，使其自然冷却到室温，在此过程中始终保持氩气流量不变；

5.取出石英舟，在硅衬底上沉积了一层厚度均匀的白色絮状物质。

本发明的工艺步骤2中提到的水平管式炉的石英管长度为110cm，直径为8cm。

通过改变源材料的配比，以及对热蒸发过程中一些参量的控制，合成了由片状SnO₂组成的纳米墙结构。相对于其他氧化锡纳米结构的合成方法，本发明的突出特点是：(1)反应压力环境只需要是常压，反应温度低，降低了对设备的要求；(2)不涉及化学溶液，减少环境污染；(3)不需要大量载气，只需要少量高纯氩气作保护气体，稀释反应环境中的氧含量；(4)方法简单，成本低，重复性好，而且可大量生长。

附图说明

图1为样品的X射线衍射谱。

图2为样品的扫描电镜(SEM)图片，其中(a)(b)为样品的低倍和中倍扫描电镜图像，(c)为其局部放大的图像。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步说明本发明的技术特点。

实施例1：

1.将氧化亚锡粉末和碳粉按2.5∶1的质量比配比，加无水乙醇，通过超声充分混合后烘干作为源材料；

2.将水平放置的管式生长炉以15℃/min的速率加热到650℃；

3.将源材料平铺在一个石英舟里，将一硅片做为衬底垂直放于源材料下风口处，衬底与源材料的距离约0.5cm，把载有源和衬底的石英舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；

4.通入流量为0.5L/min的高纯氩气作为保护气，高温熔炉的出气口保持半封闭状态，在大气压强下反应90min后关掉炉子，使其自然冷却到室温，在此过程中始终保持氩气流量不变；

5.取出石英舟，在硅衬底上沉积了一层厚度均匀的白色絮状物质。

实施例2：

1.将氧化亚锡粉末和碳粉按1∶1的质量比配比，加无水乙醇，通过超声充分混合后烘干作为源材料；

2.将水平放置的管式生长炉以15℃/min的速率加热到750℃；

3.将源材料平铺在一个石英舟里，将一硅片做为衬底垂直放于源材料下风口处，衬底与源材料的距离约0.5cm，把载有源和衬底的石英舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；