[发明专利]一种Ge‑Sb‑Se硫系纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其是涉及一种Ge-Sb-Se硫系纳米线的制备方法。

背景技术

现代高新技术的发展，使得材料的研究向更小尺度范围的研究成为了一种可能，也是一种研究的趋势。纳米材料是20世纪80年代中期发展起来的一种具有全新结构的材料，因为其在尺寸减小所带来的优异的性能表现，以及独特的结构特性，使其在光学、电学、磁学、催化以及传感器等方面具有广阔的应用前景，并引起了科学界的广泛的关注，各国也都不遗余力的在纳米科技方面进行投入，以便在纳米领域取得话语权。其中一维纳米结构体系或纳米材料的研究，既是研究其他低维材料的基础，又与纳米电子器件及微型传感器密切相关，是近年来国内外研究的前沿。

目前，纳米线的制备方法主要有：催化法、化学气相沉积法、模板法、高温分解法、微胶模板法、蒸发冷凝法、溶胶-凝胶法以及水热法等。在上述各种制备方法中，化学气相沉积法具有独到之处，已经成为纳米线制备中的标准方法。化学气相沉积法制备的纳米线具有质地均匀、纯度高、工艺可控和过程连续等优点。

Ge-Sb-Se硫系玻璃具有较快的光学响应时间、较低的光学损耗、较高的线性和非线性折射率、较好的结构稳定性、独特的光敏特性等优异性能，在红外传感、红外成像、能量传输、静电复印、全息存储、非线性光学、近场显微成像、光倍频器、无机光刻、增透膜等现代集成光电子学器件领域呈现出广阔的应用前景。Ge-Sb-Se硫系纳米线不但具有硫系玻璃的优点，同时具备纳米材料的优异的性能表现，因而Ge-Sb-Se硫系纳米线具有更广阔的应用前景，特别是在光电器件方面的应用。目前，国内外还没有公开任何关于Ge-Sb-Se硫系纳米线及其制备方法的相关研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低，工艺可控性强，且易于工业化大规模生产的Ge-Sb-Se硫系纳米线的制备方法

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种Ge-Sb-Se硫系纳米线的制备方法，采用高纯度的Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅玻璃粉末作为原料，采用水平管式炉装置，以高纯氩气作为工作气体，采用镀金硅片衬底材料进行表面沉积，具体步骤如下：

（1）采用硅片作为衬底，先放在去离子水中用超声清洗20分钟，再放入无水乙醇中用超声清洗20分钟，最后用高纯氮气吹干；

（2）将硅片放入镀金设备中进行镀金，镀金厚度为100~200nm；

（3）称量Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅原料0.3~0.5g放入石英坩埚中，并将坩埚置于水平管式炉的高温区，另外将镀金衬底置于低温区；

（4）将水平管式炉抽真空，待管内真空度达到0.02~0.03torr时，向水平管式炉内通入氩气，氩气流量为100~150sccm，10分钟后开始加热，待温度达到设定温度后保持90~120分钟，管内真空度保持在1~5 torr，所述的高温区的设定温度为450~550℃，所述的低温区的设定温度为300~400℃；

（5）沉积结束后，让炉内自然降温，待温度降到70℃时，取出分布有Ge-Sb-Se纳米线的镀金衬底，即得到Ge-Sb-Se硫系纳米线。

步骤（1）中所述的衬底为SiO₂/Si(100)基片。

步骤（3）中所述的高温区的Ge-Sb-Se原料处在气流的上游，所述的低温区的镀金硅片处在气流的下游。

步骤（3）中所述的高温区与所述的低温区之间的距离为10~20cm。此区域位于气流的下降区，有利于蒸汽分子在衬底上进行沉积形成纳米线。

步骤（3）中所述的高温区的设定温度为500℃，所述的低温区的设定温度为400℃。

步骤（4）中所述的氩气为纯度99.99%的高纯氩。