III-V族半導(dǎo)體納米粒子的幾種合成方法

周樂怡 張宏(云南師范大學(xué)，云南昆明650500)

III-V族半導(dǎo)體納米粒子的幾種合成方法

周樂怡 張宏(云南師范大學(xué)，云南昆明650500)

III-V族半導(dǎo)體納米材料近年來受到廣泛的重視。本文綜述了近幾年合成III-V族半導(dǎo)體納米材料的進(jìn)展情況。

III-V半導(dǎo)體;納米粒子

近年來，大家都致力于發(fā)現(xiàn)一種簡單的，溫和的，尺寸均勻的III-V族半導(dǎo)體納米材料的制備方法。其中，溶劑熱法、水熱法等正好符合上述要求，其反應(yīng)條件溫和，原料簡單易得，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 III-V族半導(dǎo)體納米材料制備的方法

1.1 有機(jī)溶劑熱法

錢逸泰研究組首先利用氧化-還原反應(yīng)原理在乙二胺、苯等有機(jī)溶劑中合成了III-V族化合物納米晶。李亞棟等[1]在高壓釜內(nèi)以InC13、AsC13為原料，Zn粉作還原劑，二甲苯作溶劑，于160℃下反應(yīng)48h，合成了InAs納米晶。另外，他們還以單質(zhì)銦和銻的氯化物為原料，苯作溶劑，于180℃反應(yīng)12h，，他們用類似的方法還合成了GaP、InP、InAs和GaSb納米晶。

謝毅等[2]以甲苯和1，2-二甲氧基乙烷為溶劑，以InCl3· 4H2O、Na和P為原料，在180℃下恒溫12h，經(jīng)過二次高壓熱處理過程成功地制備出InP粉末。崔得良等[3]用類似的反應(yīng)，以BBr3和Li3N為原料，苯作溶劑，合成了BN納米晶。他們還在苯中，以Na、紅磷和GaCl3為原料，分別在240℃和300℃下反應(yīng)合成了GaP納米棒和納米顆粒。高善民[4]通過苯熱合成不同形貌的GaP納米材料，以Na、P和GaCl3為原料，然后加入苯，使填充率在60～75%范圍內(nèi)，再用N2鼓泡后，分別加熱到240℃和300℃并反應(yīng)6～8 h。

1.2 水熱法

高善民[4]通過I2輸運(yùn)的水熱方法合成GaP納米材料，在內(nèi)襯聚四氟乙烯、容積為50 ml的高壓釜中加入35 ml二次蒸餾水，然后依次加入1 g Ga2O3，2 g NaOH，4 g P，最后加入3g I2，密封高壓釜，在120℃～160℃范圍內(nèi)反應(yīng)8～12 h。錢逸泰等[5]用InCl3· 4H2O和過量的白磷為原料，在pH值為13.62的氨水中加入0.01mol·L-1的硬脂酸鉀作表面活性劑，于170℃反應(yīng)12h。另外在此基礎(chǔ)上，他們添加還原劑NaBH4，進(jìn)一步生長分散性較好的InP納米晶。他們還以InCl3·4H2O和過量的As2O3為原料，Zn粉作還原劑，在酸性水溶液中，于120℃下反應(yīng)18～24 h，合成了InAs納米晶。

2 III-V族核殼型納米異質(zhì)材料的制備

于乃森[6]通過采用兩步溶劑熱合成法制備GaP／GaN核殼型納米異質(zhì)材料，即先合成核材料GaP，經(jīng)過中間處理，去除副產(chǎn)物，加入NaN3和Li3N后加熱至350℃，反應(yīng)48h后自然降溫，冷卻后用乙醇和蒸餾水進(jìn)行洗滌，經(jīng)過真空干燥后得到粉末試樣。另外通過原位合成法制備GaP／GaN核殼型納米異質(zhì)材料，即合成核材料GaP時(shí)候加入較為過量的GaCl3，待GaP反應(yīng)結(jié)束后，不更換GaP反應(yīng)的體系，直接加入氮源物質(zhì)Li3N和NaN3。加熱到350℃，反應(yīng)48 h后自然降溫，然后再用乙醇和蒸餾水洗滌數(shù)次以除去副產(chǎn)物，經(jīng)過抽濾、干燥得到的灰黑色粉末。

3 展望

隨著科技的發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)越來越受到重視。III-V族半導(dǎo)體材料是光電子技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)，是微波器件、光電器件、超高速電路和光電電路的基礎(chǔ)材料。而納米材料的合成為發(fā)展新型材料提供新的途徑和思路，也為常規(guī)的復(fù)合材料的研究提供新的內(nèi)容。通過納米材料的合成及其性質(zhì)研究，勢(shì)必把物理，化學(xué)領(lǐng)域的許多學(xué)科推向一個(gè)新的層次，也勢(shì)必將給2l世紀(jì)的物理和化學(xué)研究帶來新的機(jī)遇。

[1] Lu J,Xie Y,Huang J X,et a1.Potassium borohydride reducing route to phase-pure nanocrystalline InSb at low temperature [J].Can J Chem/Rev Can Chim,2001,79(2):127-130.

[2] Xie Y,Qian Y T,Wang W Z,et al.A benzene-thermal synthetic route to nan ocrystallne GaN[J].Science,1996,272:1926-19 27.

[3] Hao X P,Cui D L,Shi G X,et al.Synthesis of cubic boron nitride at low temperature and low pressure conditions[J].Chem Mater,2001,13(8):2457-2459.

[4] 高善民，GaP納米材料的制備、熱穩(wěn)定性及催化性能研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2003.

[5] Wei S,Lu J,Zeng L L,et al.Hydrohtermla synhtesis of InP semiconductor nanocrystals[J].Chem Lett,2002,1034-1035.

[6] 于乃森，GaP/GaN核殼型半導(dǎo)體納米異質(zhì)材料的制備[D].山東大學(xué)，2004.