[发明专利]一种磷化硼一维纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷化硼一维纳米材料的制备方法，包括清洗Si衬底，烘干后镀上催化剂备用；将有催化剂的Si衬底置于管式炉石英管中部；将管式炉密封后充满惰性保护气体，然后对其抽真空；抽真空排除O₂之后，在惰性气体保护下加热石英管，待其升温至900～1000℃时，通入硼源前驱体和磷源前驱体；反应30～90min后，停止通入硼源和磷源前驱体，管式炉降温至室温，关闭惰性保护气体，取出Si衬底。本发明采用Si衬底，通过易于操作的化学气相沉积方法实现了磷化硼(BP)纳米线的成功制备；本发明的制备方法易于操作，不需要复杂的工艺条件，工艺简单，制得的磷化硼(BP)纳米线质量好，结晶度高，产率高，预期在中子探测器、光学探测器及微电子领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体是一种磷化硼一维纳米材料的制备方法。

背景技术

磷化硼(BP)是一种由磷(P)元素与硼(B)元素组成的一种无机化合物，具有优异的性能，如高体积弹性模量155.7GPa,高化学惰性，高力学硬度，高热导率和高温稳定性。由于磷化硼(BP)具有较高的¹⁰B同位素散射截面，可以作为中子探测器；同时由于含低原子序数元素，可以较好的分辨伽玛射线和中子辐射。BP是一种非常特殊III-V半导体材料，带隙为2.0eV，为一种较好的光学探测材料；载流子类型既可以为n型，亦可以为P型，可以非常方便的调节载流子类型，因此在半导体微电子行业具有广泛的应用。

纳米材料由于其特殊的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，它对信息、生物、能源、环境、宇航等高科技领域，将产生深远的影响并具有广阔的应用前景。随着纳米科学的兴起，如何将具有优异性能传统材料尺寸减小，使其兼具块体材料和纳米材料性能的功能纳米材料成为科学界一个重要的挑战。遗憾是的，磷化硼纳米材料非常难以合成，迄今为止磷化硼纳米材料的研究未见报道。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种磷化硼一维纳米材料的制备方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种磷化硼一维纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：清洗Si衬底，烘干后镀上催化剂备用；

S2：将有催化剂的Si衬底置于管式炉石英管中部；

S3：将管式炉密封后充满惰性保护气体，然后对其抽真空；

S4：抽真空排除O₂之后，在惰性气体保护下加热石英管，待其升温至900～1000℃时，通入硼源前驱体和磷源前驱体；

S5：反应30～90min后，停止通入硼源和磷源前驱体，在惰性保护气体气氛下自动降温；

S6：管式炉降温至室温，关闭惰性保护气体，开炉取出Si衬底，衬底上浅黄色的沉积物即为磷化硼一维纳米材料。

优选地，步骤S1中的催化剂为Au。

优选地，催化剂为Au薄膜，Au薄膜厚度为5～15nm。

优选地，步骤S1中，Si衬底依次通过丙酮、乙醇、超纯水在超声波清洗机中清洗20min。

优选地，步骤S5中，硼源和磷源分别为B₂H₆和PH₃，硼源包括95％的Ar和5％的B₂H₆，磷源包括99.5％的H₂和0.5％的PH₃。

优选地，硼源和磷源的流量分别为1～5sccm和20～100sccm。

优选地，步骤S3-S5中，惰性保护气为99.9999％纯度的Ar。