[发明专利]碲纳米线垂直阵列的生长方法

说明书

本发明公开了一种碲纳米线垂直阵列的生长方法，包括：将碲粉放置于石英管中作为前驱体源；将所述石英管放置在管式炉中，所述碲粉位于所述管式炉的升温区；清洗衬底并干燥，将清洗干燥后的衬底固定于所述石英管中作为沉积材料，所述衬底位于所述管式炉的降温区；将所述管式炉内的真空度抽至10‑20Pa，通入惰性气体，清除所述管式炉内残留的氧气；打开等离子体源激励所述惰性气体发生电离，形成等离子体，所述等离子体激发所述碲粉转化为小颗粒碲粉；加热所述管式炉，位于所述管式炉的升温区的所述小颗粒碲粉受热气化转移至所述管式炉的降温区并在所述衬底处进行沉积，生长出所述碲纳米线垂直阵列。

技术领域

本发明属于低维纳米材料制备领域，尤其涉及一种碲纳米线垂直阵列的生长方法。

背景技术

随着科技的进步和时代的发展，人们对电子器件的需求越来越高，为了更加适应人们的需求以及进一步发掘电子器件的潜力，微纳材料的性能进一步发掘和提高成为了如今的研究热点。常见的微纳材料有零维的量子点、一维的纳米线、二维的纳米片等。微纳材料特殊的尺寸结构使得微纳材料衍生了一些特殊的量子效应，适用于微纳器件的应用。

纳米线作为纳米材料的重要部分，被广泛的应用于力、热、声、光、电的研究。碲纳米线由碲原子的三元螺旋链依靠范德瓦尔斯力并列结合而成，碲晶体结构中螺旋链间作用力较小，晶格振动所需能量较小，螺旋链，链内结合形成共价键，电子在链内传输阻碍较小。这种结构使得碲纳米线具有优异的力学、热学、声学、电学性能，同时，碲纳米线带隙对应吸收近红外波，可应用于光通信领域。但由于碲纳米线自身尺寸较小、稳定性较差，以及大多数碲纳米线的制备工艺和目前常用的CMOS工艺不匹配，难以集成化应用，所以经常需要将碲纳米线自组装得到薄膜后再进行后续加工，限制了碲纳米线的应用。

发明内容

有鉴于此，为了能够解决以上问题，本发明提供了一种碲纳米线垂直阵列的生长方法，可以直接在衬底上原位生长碲纳米线阵列，提高碲纳米线的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种碲纳米线垂直阵列的生长方法，包括：

将碲粉放置于石英管中作为前驱体源；

将石英管放置在管式炉中，碲粉位于管式炉的升温区；

清洗衬底并干燥，将清洗干燥后的衬底固定于石英管中作为沉积材料，衬底位于管式炉的降温区；

将管式炉内的真空度抽至10-20Pa，通入惰性气体，清除管式炉内残留的氧气；

打开等离子体源激励惰性气体发生电离，形成等离子体，等离子体激发碲粉转化为小颗粒碲粉；

加热管式炉，位于管式炉的升温区的小颗粒碲粉受热气化转移至位于管式炉的降温区并在衬底处进行沉积，生长出碲纳米线垂直阵列。

根据本发明的实施例，衬底的一个表面的法线方向指向石英管的圆心，碲纳米线垂直阵列的生长方向朝向石英管的圆心。

根据本发明的实施例，清洗衬底包括：依次用丙酮清洗20min、无水乙醇清洗20min、去离子水超声清洗20min。

根据本发明的实施例，衬底的耐受温度大于300℃，

优选地，衬底材料包括：硅、二氧化硅、云母、聚乙酰亚胺、碳纤维。

根据本发明的实施例，管式炉为等离子体增强化学气相沉积炉。

根据本发明的实施例，惰性气体包括：氮气、氩气、氦气、和氖气中的一种或多种，

优选地，惰性气体气流量为0-50sccm。

根据本发明的实施例，调节等离子体源的功率为50W，反射功率小于20W。

根据本发明的实施例，碲纳米线垂直阵列的生长温度为500-650℃。