[发明专利]一种AlN纳米线的制备方法

说明书

本发明提出一种AlN纳米线的制备方法，包括步骤1、混料：将Ti粉、Al粉和C粉进行混合；步骤2、研磨：在球磨罐中加入研磨球，将步骤1所得原料放入球磨罐中，在球磨罐中倒入酒精直至将原料完全盖住，把球磨罐放入球磨机中固定，湿磨8h~12h；步骤3、烘干：将研磨后的物质在水浴环境下进行烘干，烘干温度为50℃~60℃；步骤4、过筛：将烘干后的物质进行过筛，以将研磨球与原料进行分离；步骤5、烧结与取料：将步骤4所得的原料在氮气环境下进行烧结，烧结温度达到1300℃或以上时，保持该温度0.5h~4h，通过气相沉积法制备AlN纳米线，当温度下降后，即可取出烧结产物，即AlN纳米线。通过上述制备方法制备的纳米线为AlN单晶，其直径范围在100‑200 nm，长度范围以5‑10μm居多。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种AlN纳米线的制备方法。

背景技术

AlN是典型的三族氮化物半导体功能材料，在电子、冶金、化工和功能陶瓷等高性能要求的领域有着广阔的应用前景。AlN作为重要的第三代半导体材料，具有最高的直接带隙、高热导率、高熔点、高硬度、优良的化学稳定性和无毒性等特点，在深紫外发光、紫外探测器二极管、平板显示器和深紫外激光器等光电器件中有重要的应用，因此研究一维AlN纳米线的制备及性能具有重要意义。

但现有的一维AlN纳米材料的制备工艺仍不完善，单一的制备方法无法满足直径分布均匀、生长取向一致、大的生成量等要求。因此一维AlN纳米线的制备工艺需要继续研究，产量需要提高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种AlN纳米线的制备方法，以便在简化工艺流程、缩短制备时间的前提下，使AlN纳米线仍保持较高的纯度和转化率，使生产成本显著降低，具有大规模量产的潜力。

为了实现上述目的，本发明提出了一种AlN纳米线的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、混料：将Ti粉、Al粉和C粉进行混合，其中，Ti粉的摩尔百分含量为50％～60％，Al粉的摩尔百分含量为25％～30％，C粉的摩尔百分含量为10％～25％；

步骤2、研磨：在球磨罐中加入研磨球，将步骤1所得的原料放入球磨罐中，在球磨罐中倒入酒精直至将原料完全盖住，把球磨罐放入球磨机中进行固定，湿磨8h～12h；

步骤3、烘干：将研磨后的球磨罐中的物质在水浴环境下进行烘干，烘干温度为50℃～60℃，烘干时间为12h～18h；

步骤4、过筛：将步骤3中烘干后的物质倒入筛子中进行过筛，以将研磨球与原料进行分离；

步骤5、烧结与取料：将步骤4所得的原料在氮气环境下进行烧结，烧结温度达到1300℃或以上时，保持该温度0.5h～4h，即保温时间为0.5h～4h，通过气相沉积法制备AlN纳米线，之后当温度下降后，即可取出烧结产物，即AlN纳米线。

优选的是，在所述步骤2中，采用两个或者四个球磨罐，每个球磨罐中放入等量的研磨球，将步骤1所得的原料平均的放入球磨罐中，将球磨罐放入球磨机中进行固定，各球磨罐沿对角线放置在球磨机中。

优选的是，在所述步骤3中，采用水浴锅进行烘干。

优选的是，在所述步骤5中，将步骤4所得的原料置于容器中，将该容器置于炉中在氮气环境下进行烧结，烧结温度达到1300℃或以上时，保持该温度0.5h～4h，通过气相沉积的方法使AlN在螺位错界面上的露头点所形成的台阶上生长，从而得到AlN纳米线。

优选的是，所述容器采用刚玉舟。

优选的是，采用真空管式炉或可控气氛真空电子炉。

优选的是，在所述步骤1中加入辅助剂，所述辅助剂采用B₂O₃。