金屬化合物型半導(dǎo)體納米材料的制備及研究現(xiàn)狀

邢心迪

摘 要：本文主要以金屬化合物型半導(dǎo)體納米材料的制備及研究現(xiàn)狀為切入點(diǎn)展開(kāi)論述，結(jié)合當(dāng)下金屬化合物型半導(dǎo)體納米材料的制備主要依據(jù)，從硫化鎘半導(dǎo)體納米材料、氧化錫半導(dǎo)體納米材料、鋁酸鋅半導(dǎo)體納米材料這三方面展開(kāi)深入探索與研究，主要目的在于加大對(duì)金屬化合物型半導(dǎo)體納米材料的制備及研究力度，從而確保金屬化合物型半導(dǎo)體納米材料應(yīng)用效果達(dá)到最大。

關(guān)鍵詞：金屬化合物； 納米材料； 半導(dǎo)體； 制備； 研究現(xiàn)狀

引言：因?yàn)槲覈?guó)對(duì)于半導(dǎo)體材料研究力度的不斷加大，使得我國(guó)出現(xiàn)越來(lái)越多的半導(dǎo)體材質(zhì)供人們利用。當(dāng)半導(dǎo)體的尺寸達(dá)到微米的時(shí)候，其性能與特征都會(huì)出現(xiàn)一定變化的，它的化學(xué)性能與物理性能也會(huì)隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變。目前，諸多學(xué)者對(duì)半導(dǎo)體材料的研究都有了新的突破與進(jìn)展，最為突出的地方便是外形與功能。基于此，本文主要闡述金屬化合物型半導(dǎo)體納米材料的制備及研究現(xiàn)狀，從而使得該領(lǐng)域的研究更上一層樓。

一、硫化鎘半導(dǎo)體納米材料

（一）優(yōu)勢(shì)與運(yùn)用

硫化鎘在半導(dǎo)體材料中占據(jù)著主體位置，在常溫條件下它的禁帶寬度是2.42eV。因其具備吸附周遭激子性能，導(dǎo)致它具備普通半導(dǎo)體的性質(zhì)，同時(shí)還具備特殊的光學(xué)性質(zhì)，在研究人員的不斷探索中，發(fā)現(xiàn)了硫化鎘不但具有高強(qiáng)度的光電效應(yīng)，還具備良好的光電導(dǎo)性，它可以產(chǎn)生大量熒光。所以它可以被應(yīng)用到各行各業(yè)，比如太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、光敏電阻等方面皆具備極大的應(yīng)用價(jià)值。

（二）制備方式

當(dāng)前對(duì)硫化鎘的制作方法是多種多樣的，比如比較典型的有沉淀法、凝膠法、水熱法、模板法以及合成法等。水熱法與融合法皆是將溶劑與反應(yīng)物相結(jié)合，處于一個(gè)高溫的環(huán)境中自行構(gòu)成的晶體與組裝過(guò)程。把具有化學(xué)性質(zhì)的硫酸銨與五水合氯化鎘安置在反應(yīng)釜內(nèi)，通過(guò)加入一定量的絡(luò)合劑水溶液之后，經(jīng)180℃高溫進(jìn)行反應(yīng)，直至48小時(shí)過(guò)滿(mǎn)即可，當(dāng)冷卻完全之后利用蒸餾水與無(wú)水乙醇把沉淀洗凈，之后將其擱置在真空中保持 80℃直至超過(guò)14小時(shí)，從而構(gòu)制出不同規(guī)格的納米結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)研究會(huì)得知反應(yīng)產(chǎn)物的形貌是存有一定差異的，而造成此種現(xiàn)象的原因是絡(luò)合劑的不同，當(dāng)絡(luò)合劑是乙二胺時(shí)，這時(shí)的產(chǎn)物便是一堆的納米棒，其中存在較少的三臂型納米棒；當(dāng)絡(luò)合劑是甲胺時(shí)，一堆的納米棒大約占據(jù)65%，其他的便是三臂型納米棒；若是絡(luò)合劑是乙胺時(shí)，三臂型納米棒的產(chǎn)量竟高達(dá)85%；而若是絡(luò)合劑是氨時(shí)便不會(huì)在有三臂型或一維納米棒，而是會(huì)出現(xiàn)零維球狀。

基于純度比較高的CdS 粉體當(dāng)做是原材料時(shí)，可以切實(shí)應(yīng)用熱蒸法來(lái)構(gòu)建硫化鎘納米材料。首先需要把忖度比較高的CdS 粉體擱置造氧化鋁的陶瓷中，并且由于石英板監(jiān)將其蓋住，將其整個(gè)放到石英管內(nèi)，將氬氣通入其中，保持2小時(shí)850℃，當(dāng)冷卻完全之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)在氧化鋁的陶瓷中會(huì)沉淀出一些黃色的物質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知該產(chǎn)物是硫化鎘納米帶，它的長(zhǎng)度是不等的，幾十微米也有，幾百微米也存在，則其寬度也并非是固定的。除此之外，通過(guò)直流電擊的方式來(lái)制造出硫化鎘，目前，相比交流電直流電更具結(jié)晶性，因氧化鋁是基板，它的直徑與長(zhǎng)度皆是需要利用模板孔徑來(lái)決定的 ，極易被控制。

二、氧化錫半導(dǎo)體納米材料

（一）優(yōu)勢(shì)與運(yùn)用

氧化錫在屬于是一種寬帶隙類(lèi)的半導(dǎo)體材料，因其具備的特殊性質(zhì)，它在諸多領(lǐng)域都有一定價(jià)值，其中比較典型有濕敏傳感器、太陽(yáng)能電池、發(fā)光材料等。目前新興的氧化錫納米結(jié)構(gòu)種類(lèi) 比較多，例如線(xiàn)形，這些不同狀態(tài)的納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到激光發(fā)射的領(lǐng)域中

（二）制備方式

當(dāng)前制備氧化錫的方法有很多，比較典型的有氣相沉積法、氧化法、水熱法等，若是采用水熱法需要利用氫氧化鈉同四氯化錫這兩種風(fēng)格廉價(jià)的材料作為原材料 ，其絡(luò)合劑為檬酸鈉，溶劑是水，所形成的是氧化錫納米顆粒。此操作比較容易控制，也比較簡(jiǎn)單，這對(duì)于大量生產(chǎn)氧化錫納米顆粒而言就有極大作用。

此外，還可以利用1.3mol/L 的氯化錫乙醇溶液同0.9mol/L 的氯化錫的乙醇溶液在溫度為80 ℃的水內(nèi)充分?jǐn)嚢?30分鐘，直至出現(xiàn)無(wú)色透明的溶液，之后分別在130℃ 與30℃的恒溫下產(chǎn)生凝膠物質(zhì)，最后將凝膠進(jìn)行烘干研磨，并且在500℃溫度下進(jìn)行煅燒4個(gè)小時(shí)，從而得到氧化錫粉體。通過(guò)氧化錫乙醇溶液制得的納米材質(zhì)是獨(dú)立的球狀顆粒，每一粒大小約為5納米左右，具有很好的分散性。則氯化錫乙二醇溶液所制得的納米顆粒的內(nèi)徑比較大，由于其大小分布不均，使得其形狀出現(xiàn)了極度不規(guī)則的現(xiàn)象，造成兩種不同學(xué)校的原因是錫源不同。

三、鋁酸鋅半導(dǎo)體納米材料

（一）優(yōu)勢(shì)與運(yùn)用

氯酸鋅屬于是一種寬禁帶類(lèi)的半導(dǎo)體材料。具備較強(qiáng)的穩(wěn)固性 它的物理性與化學(xué)性都是比較顯著的，因?yàn)樗膬?yōu)勢(shì)有很多，使得其在各個(gè)領(lǐng)域都能被很好的應(yīng)用，比如它的耐腐蝕性比較強(qiáng)、熱穩(wěn)定性較高、硬度較大等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前它當(dāng)做是催化劑的時(shí)候比較多。例如在應(yīng)用納米氯酸鋅當(dāng)做是催化劑時(shí)，可以讓氧氣與氫氣相反應(yīng)，制備出一氧化碳與水這兩種物質(zhì)，通過(guò)繼續(xù)反應(yīng)來(lái)得出二氧化碳來(lái)制備甲醇，高比面積的納米氯酸鋅在實(shí)際中應(yīng)用在處理汽車(chē)尾氣的方面比較多，除此之外 ，納米氯化鋅在耐火材料、電子器件、陶瓷材料、金屬保護(hù)膜等領(lǐng)域應(yīng)用的也比較多。

（二） 制備方式

當(dāng)前，制備納米氯化鋅的方法是有很多種的，其中比較常見(jiàn)的有水熱法、固相反應(yīng)法等。硝酸鋁與醋酸鋅作為原材料的話(huà)是需要應(yīng)用水熱法來(lái)制備鋁的氫氧化物，之后在將硝酸鋁融入到鋁的氫氧化物溶液中，再應(yīng)用 28wt%的一水合氨把溶液的酸堿度控制在10.5～11，到最后再把它放置260 ℃下20小時(shí)，在將存在溶液中的沉淀物進(jìn)行反復(fù)洗滌，直至干凈以后，從而得到干燥的氯酸鋅結(jié)構(gòu)。通過(guò)分析結(jié)果可知，水熱的合成溫度是要小于 200 ℃的，這個(gè)時(shí)候所得出才是鋁的氫氧化物與氧化鋅，當(dāng)溫度超出215 ℃ 時(shí)便會(huì)得到干凈的氯酸鋅。若是把鋅與鋁的比例控制在1：2時(shí)的硝酸鋁（99.0%）、硝酸鋅（99.0%）和適量的乙二醇充分融入到乙醇之中，當(dāng)其均勻混合之后在把草酸漸漸的加入其中，并且需要采用電磁攪拌。在這個(gè)過(guò)程內(nèi)，草酸的價(jià)值便是共工陽(yáng)離子的前驅(qū)體，利用乙二醇，主要是為了達(dá)到聚酯反應(yīng)來(lái)推動(dòng)草酸聚合，以此來(lái)達(dá)到形成有機(jī)酯與副產(chǎn)物。之后進(jìn)行充分?jǐn)嚢枧c加熱來(lái)的得到比較均勻的溶膠，當(dāng)其凝固成膠體之后，在利用研磨或是干燥的手段來(lái)得到前驅(qū)體，一般情況下是在500、600、700℃中展開(kāi)5小時(shí)煅燒工作的。當(dāng)對(duì)產(chǎn)物展開(kāi)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)煅燒時(shí)的溫度若是小于700℃便會(huì)得到氯酸鋅與氧化鋅的混合物質(zhì)，由于溫度的不斷提升氯酸鋅的顆粒會(huì)不斷增加，等到溫度到達(dá)700℃時(shí)，所制備出的材料便是鋁酸鋅納米

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)雖然有制備出許多金屬化合物半導(dǎo)體納米材料，但是在制備過(guò)程中所應(yīng)用的方法還是需要深入研究的。在實(shí)際應(yīng)用方法在當(dāng)前依舊停留在初試階段。成本低廉、操作簡(jiǎn)單的制備方式都是可以用來(lái)研究金屬化合物半導(dǎo)體納米材料。若是想要具備一定過(guò)的規(guī)模化是需要應(yīng)用多種新興技術(shù)的，這將是未來(lái)發(fā)展必然走勢(shì)。

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