[发明专利]硒碲合金半导体微米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体微米线的材料制造，具体是一种硒碲合金半导体微米线的 制备方法。

背景技术

近些年来，世界各国的研究者对纳/微米米材料给予了极大的关注和研究，对纳/ 微米材料的结构与性能、制备技术以及应用前景进行了广泛而深入的研究。在这些新奇的 纳/微米材料中，因其具有独特的性能和潜在的应用价值的半导体纳米材料成为最为热门 研究之一。然后纳/微米材料的单分散性和单操作性通常都较差，这些不利因素大大降低了 纳/微米材料的某些实际应用价值。目前纳/微米材料应用的关键技术问题是在大规模生产 过程中如何做到均匀化、分散化、稳定化。微米结构的材料，因为通常具有良好的力学性能、 化学稳定性和单分散性，且能借助于目前的微米操作技术对其进行单个操作，因而备受国 内外研究者的关注。半导体微米材料是一种重要的功能材料，随着材料技术的发展，它们表 现出优异的光、电、热、磁、声、力、生物学等功能及其相互转化的功能，具有湿敏、气敏、光电 转换和光催化活性等功能，在物理电子学和光纤、生物医学和化学、材料学和微电机系统等 众多领域有着巨大的应用前景并使得它们成为现代科学技术中不可缺少的重要材料。

硒和碲是重要的半导体材料，具有优异的光、电性能，如大的非线，高的光电导性 能、压电性能和热电效应，以及高的红外透过性能等，使得它们在光子和光电子器件上具有 巨大的应用前景。硒和碲同属于硫族元素，它们的化学性质相似，且熔融态的硒和碲可以任 意比例混合，形成合金半导体。因此可以通过调节前驱体硒和碲的比例来调节硒碲合金半 导体的性能如：光电性能和压电性能等。更重要的是，硒和碲具有高的化学反应活性，它们 可以直接和金属反应形成金属化合物半导体，它们具有从红外波段到紫外波段的禁带宽 度，在半导体发光器件、非线性光学材料、热电材料、光敏元件、光电转换器件、气敏元件等 领域有着非常重要的应用。

尽管硒碲合金半导体微米线尺寸较大不能表现出一些依赖尺寸的性质，但是其完 美的结构，固有的机械强度可以用为电子元件、光学系统的互联器件，甚至储氢材料也引起 了研究人员的注意。目前制备硒碲合金半导体微米线的主要是采用化学合成法，工艺复杂， 条件不易控制，成本高，产率低，同时产生的副产品对环境不利。因此，本发明提出一种全新 的非化学合成的方法来制备硒碲合金半导体超长微米线，工艺简单，成本低，产率高，环境 污染低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非化学方法制备硒碲合金半导体超长微米线的方法， 该制备方法简便快捷，成本低，产率高，环境污染低，适用性广。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

硒碲合金半导体微米线的制备方法，其中，硒碲合金半导体超长微米线的组分可 调，即组分变化为Se_xTe_1-x，0≤x≤1；制备时将硒粉和碲粉混合均匀并紧密地填充到玻 璃管即包层玻璃中，密封管的两端，成光纤预制棒；然后采用光纤拉制技术，将光纤预制棒 拉制成微米细丝；细丝的外层为玻璃，细丝的芯为硒碲合金。

进一步地，包层玻璃的拉丝温度高于硒(Se)的熔点和碲(Te)的熔点，而低于硒 (Se)的沸点和碲(Te)的沸点。

进一步地，采用磷酸盐玻璃管作为包层，采用粉管法拉制具有玻璃包层硒碲合金 半导体纤芯的纤维，在磷酸盐包层玻璃成丝时，纤芯中的硒和碲处于熔融状态，同时反应形 成合金半导体，随着包层一起拉丝；在拉丝过程中，磷酸盐包层玻璃不与硒和碲反应，且硒 和碲没有达到沸点。

进一步地，具体包括如下步骤：以高纯硒(Se)粉、碲(Te)粉为原料，混合均匀并紧 密地填充到一端封闭的磷酸盐玻璃包层管中，玻璃管的外径15~30mm,内径2~4mm, 长70~100mm；然后将填充好的磷酸盐包层管抽真空后，将其另一端封闭，并在拉丝塔上 拉丝；拉丝温度620~650℃，拉制的硒碲合金半导体纤维具有磷酸盐玻璃包层，纤芯为硒 碲合金半导体，即磷酸盐玻璃包层硒碲合金半导体纤维，纤维的外径200~600μm，纤芯直 径55~400μm，纤芯能连续几十厘米。