[发明专利]单一取向且组分可调的CdSx

说明书

本发明公开了一种单一取向且组分可调的CdS_xSe_1‑x合金纳米线阵列的制备方法，该方法包括如下步骤：采用热蒸发法原位加热CdS单晶片，得到表面均匀分布有CdS纳米线阵列的CdS单晶片；以该表面均匀分布有CdS纳米线阵列的CdS单晶片为衬底，以CdSe粉末为原料，保护性气体为载体，采用物理气相沉积法制备得到单一取向且组分可调的CdS_xSe_1‑x合金纳米线阵列，其中，0＜x≤1。该制备方法简单，成功制备了面积大、结晶性好、晶体取向一致且组分可调的CdS_xSe_1‑x合金纳米线阵列。

技术领域

本发明涉及纳米半导体技术领域。更具体地，涉及一种单一取向且组分可调的CdS_xSe_1-x合金纳米线阵列及其制备方法。

背景技术

自1991年日本科学家S.Iijima教授发现碳纳米管(CNT)以来，因一维半导体纳米材料的载流子及光传输在两个维度上的限域作用，保障了载流子的高效传输和定向控制，因此一维纳米结构材料引起了人们的广泛关注。由大量竖直生长的一维纳米线整齐排列而成的一维纳米线阵列具有独特的电学、光学、磁学等性能，因此对研制规模化功能器件如光电探测器、压力传感器和场效应晶体管等有十分重要的意义。

随着过去几十年纳米材料制备技术的不断进步，已发展出多种合成一维半导体纳米材料的方法。但制备得到的一维纳米材料如纳米线、纳米带等分布杂乱、生长取向不一，或是相互缠绕、难以分离并且具有较多的缺陷，严重制约了其在器件加工与组装等方面的应用和发展。

通常，单一组分的半导体材料具有固定带隙，只对其带隙附近的光子能量实现光响应。虽然原则上固定的带隙值可随尺寸、温度等因素而变化，但变化范围十分有限。这影响了半导体器件在多功能和多样化的可调谐光电器件和宽光谱响应领域的发展。而常见的半导体合金材料因组分渐变、带隙可调，内部载流子浓度高等特点，在力学、压电性能及光电转换性能等方面表现出了突出的优势。ⅡB-ⅥA族化合物硫化镉(CdS)和硒化镉(CdSe)一维半导体纳米材料因具有高增益、高可靠性和长寿命等特性，其纳米结构也表现出很好的光电导效应而成为光电探测领域的热点研究材料。因此，基于CdS_xSe_1-x合金纳米材料光照条件下材料电导率变化的特性，CdS_xSe_1-x宽光谱光电探测器具有光响应高、响应速度快、外量子效率高等优点，可更好地满足光电探测领域的需要，因而具有更广阔的应用前景。

随着材料制备技术的不断进步，一维半导体纳米结构材料的制备方法包括气-液-固法(VLS)、模板法、分子束外延和电子束光刻技术等，几种方法有各有优点，同时也有其不可避免的缺点。例如，VLS生长方法用于生长多种具有可控尺寸、方向和组成的一维半导体纳米线，但该法需要外部金属的支持，因而可能会引入污染。分子束外延的方法有利于控制整体纳米线的组成和结构，并且可以制备出具有低缺陷浓度、均一性较好纳米线，但其具有成本高、产量低、操作精细等缺点。

因此，发现一种新颖的、高效的制备方法，在制备高质量、大面积、晶体结构可控的一维半导体纳米线阵列具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种单一取向且组分可调的CdS_xSe_1-x合金纳米线阵列的制备方法。该制备方法简单，成功制备了面积大、结晶性好、晶体取向一致且组分可调的CdS_xSe_1-x合金纳米线阵列。

本发明的第二个目的在于提供一种单一取向且组分可调的CdS_xSe_1-x合金纳米线阵列。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：