[发明专利]一种固溶体纳米线及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种固溶体纳米线及其制备方法和用途。本发明提供的固溶体纳米线为InP‑ZnSe固溶体纳米线。所述制备方法包括：(1)在衬底上覆盖催化剂，并对覆盖催化剂的衬底进行退火，得到退火衬底；(2)将InP和ZnSe的混合物置于一端封口一端开口的石英管的一侧，将退火衬底置于所述石英管的另一侧，将所述石英管置于反应炉中，抽真空后通入保护性气体，在加热条件下进行化学气相沉积反应，得到所述固溶体纳米线；其中，InP和ZnSe的混合物的温度高于退火衬底的温度。本发明提供的固溶体纳米线尺寸均匀，结晶度良好，迁移率高，带隙大小可调，可用于器件中，减少稀有金属In的使用量。

技术领域

本发明属于半导体材料与纳米技术领域，具体涉及一种固溶体纳米线及其制备方法和用途。

背景技术

相比于块体材料，纳米材料具有平均粒径小、表面原子多、比表面积巨大、表面能高等特点，因此具有许多块体材料不具备优异性能，尤其是在光学、电学、热学、磁学、力学和生命科学等领域具有十分重要的作用和应用前景，现已引起世界各国研究机构和科研人员的密切关注，甚至有学者预测纳米技术将成为21世纪的主导技术。其中一维纳米材料具有独特的形貌特征和物理化学性质，在构筑纳米电子学器件、纳米光电子学器件及环境催化净化方面有巨大的应用前景，受到广泛的关注和研究。

而III-V族材料由于其合适的禁带宽度和优异的载流子传输性能，一直是光电化学电极的合适选择之一。

磷化铟(InP)材料是一种直接带隙宽度为1.34eV的半导体材料，具有极高的电子迁移率，而且耐辐射性能好、导热率高，在卫星通讯电子等领域具有广泛的应用。

硒化锌(ZnSe)是一种直接带隙为2.8eV的宽带隙半导体，是构建激光器、发光二极管和光电探测器的理想材料。

CN103346070B公开了一种硅基III-V族纳米线选区横向外延生长的方法，该方法包括：步骤A，在(110)晶面SOI衬底的顶硅薄层上制备整段硅纳米线；步骤B，去除整段硅纳米线的中段部分，在保留的左段硅纳米线和右段硅纳米线朝向内侧的端面形成硅(111)晶面；以及步骤C，在左段硅纳米线和右段硅纳米线朝向内侧的，具有硅(111)晶面的两端面之间横向选区生长III-V族材料纳米线，形成异质结桥接结构。

CN105314608B公开了一种ZnSe-GaP固溶体纳米材料及其制备方法，该方法所制备的ZnSe-GaP固溶体纳米材料形貌呈线状，直径为50-500纳米，长度为5微米～5毫米。该ZnSe-GaP固溶体纳米材料的制备方法是在三温区管式炉中加入硒化锌、磷化镓、硒粉和锌粉，利用CVD法在石墨衬底上生长而得。

但是上述两个方案的纳米线材料的性能有待进一步提升，并且制备工艺操作繁琐。因此，有必要开发一种性能好，制备方法简单，价格低廉的纳米线材料。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种固溶体纳米线及其制备方法和用途。本发明提供的固溶体纳米线具有高迁移率，且带隙大小可调。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种固溶体纳米线，所述固溶体纳米线为InP-ZnSe固溶体纳米线。

本发明提供的InP-ZnSe固溶体纳米线尺寸均匀，结晶度良好。本发明提供的InP-ZnSe固溶体纳米线为闪锌矿晶型结构。本发明提供的InP-ZnSe固溶体纳米线具有高迁移率，并且通过调节InP和ZnSe的比例，可以对InP-ZnSe固溶体纳米线的带隙宽度进行调节。本发明中，固溶体是指InP和ZnSe互溶，但是并不影响其纳米线的晶体结构；随着两种物质的比例不同，纳米线带隙介于两者的带隙之间，且连续可调。

本发明提供的InP-ZnSe固溶体纳米线可以取代InP纳米线，减少稀有金属In的使用量，降低成本。