[发明专利]一种过渡金属氧化物纳米线阵列的掺杂方法

摘要

本发明提出一种基于高温刻蚀方法对过渡金属氧化物纳米线阵列进行掺杂的技术。将过渡金属衬底和掺杂用的金属氯化物等重量地分别置于管式炉中，对真空管内腔进行处理，排出杂质气体。管式炉升温至500～700℃后通入掺5～15％O2的Ar气，在过渡金属衬底表面生成过渡金属氧化物层，金属氯化物与O2反应生成氯气和过渡金属氧化物，因过渡金属氧化物为气态，继续升温至刻蚀温度到900～980℃范围内，它会随着氯气透过过渡金属氧化物层向下扩散，形成掺杂的气态过渡金属氯化物，自组装形成近乎直立的纳米线阵列，有效实现过渡金属掺杂的目的，再被混合气体中的O2氧化成过渡金属氧化物，完成掺杂的过渡金属氧化物纳米线阵列的制备。

主权项

一种过渡金属氧化物纳米线阵列的掺杂方法：(1)采用的设备为管式炉，采用的装置为真空管及进气管，真空管选用直径为2.5cm，长度为1.5m的石英管。(2)将过渡金属衬底Ni置于真空管中，将过渡金属氯化物如CoCl2等重量地分别置于两个直径为1.5cm，长度为4cm的管状容器中，这两个管状容器的开口端相对朝向过渡金属衬底两侧边缘。将这两个管状容器置于真空管中，将真空管放入管式炉中。(3)真空泵采用机械泵。启动真空泵将管式炉抽真空至1×10‑2mbar排出空气等杂质气体。(4)管式炉升温加热真空管至500～700℃，升温速率为50℃/min。自进气管通入掺0.5～15％O2的Ar气(通过在所述范围内调整O2占混合气体体积百分比例，在1～10μm范围内控制过渡金属纳米线长度)，气体流量为50sccm，真空管内腔真空度保持为800mbar。继续升温至刻蚀温度，刻蚀温度确定在900～980℃范围内，保持10～30分钟(通过在所述范围内调整刻蚀温度，在100～500nm范围内控制过渡金属纳米线直径)。(5)生长完成后将样品自然冷却至室温后取出。