專利名稱：一種制備半導(dǎo)體材料納米結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備半導(dǎo)體納米材料的制備方法，具體地說是一種用氮?dú)庾?為氮源制備出氮化鋁的納米材料。
背景技術(shù)：
隨著電子科技的高速發(fā)展，納米材料的應(yīng)用范圍越來越廣泛，其中納米帶是 制作納米器件的關(guān)鍵材料。而納米帶具有更高的表面積比，并且氮化鋁有高達(dá) 6. 2ev的帶隙和很大的激子束縛能，所以氮化鋁的納米帶在彈性脈沖波傳感器、 納米機(jī)械共振器和場發(fā)射二極管有很好的應(yīng)用前景。目前已經(jīng)有很多生產(chǎn)氮化鋁 納米材料的方法，例如氯化物分解法、碳高溫還原法、氣體還原氮化法和氣象
沉積法。其中，碳高溫還原法需要很高的溫度；氣象沉積法對收集生成物的基地
有很高的要求，而且不能大量形成；氯化物分解法和氣體還原氮化法則是需要氨 氣作為氮源，這樣試驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，且對環(huán)境也有很大的污染。因此，現(xiàn) 有的制備方法都需要很高的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)速度快、成本低、無污染的制備氮化鋁納米帶 的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的-
一種制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特征在于它包括以下步
驟
A) 將鋁粉研磨至顆粒直徑在1微米和50納米之間；
B) 將研磨好的粉末放置在反應(yīng)管內(nèi)，通入氮?dú)?，氮?dú)饨?jīng)過干燥，氣流在 20sccm到300sccm之間；干燥氮?dú)馑玫臍怏w干燥劑可以是濃硫酸或氧化鈣或 硫酸鈣；反應(yīng)管應(yīng)選用耐高溫管，可以是石英管或剛玉管。
C) 用加熱裝置對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使氮?dú)夂弯X粉產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行反應(yīng)；加 熱溫度為700~1200°C，加熱時(shí)間為30分鐘到5個(gè)小時(shí)。
D) 經(jīng)過反應(yīng)后，在放原材料的地方生成大量的氮化鋁納米帶，氮化鋁納米 帶頂端直徑為10nm，下端直徑為10(T200nm，長度為5 7微米。
本發(fā)明中，金屬鋁可以放在任何在氮?dú)夥障碌母邷丨h(huán)境中，只要是鋁蒸汽和 氮?dú)獬浞纸佑|就可以在原位形成大量的氮化鋁納米帶結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明利用A1和N2做原料，在蒸汽反應(yīng)中，反應(yīng)溫度是70(Tl20(rC，在通過氮?dú)饬髟?0sccm到300sccm之間的情況下經(jīng)過30分鐘就可以形成氮化鋁的納米 帶結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、進(jìn)行的是原位生長，不需要任 何的基底，能簡便的收集大量的純生成物而不引進(jìn)任何的其他的化合物，溫度不 高；2、反應(yīng)時(shí)間短，由于首次采用氮?dú)庾鳛榈矗詻]有任何的環(huán)境污染和 危險(xiǎn)性，成本很低。
本發(fā)明所述的制備氮化鋁納米帶的方法簡單快速，對環(huán)境沒有任何的污染。


圖l是本發(fā)明的示意圖2是本發(fā)明制得的氮化鋁納米帶的X射線衍射圖 圖3是本發(fā)明制得的氮化鋁納米帶的掃描電鏡圖； 圖4是本發(fā)明制得的氮化鋁納米帶的透射電鏡圖
圖5是氮化鋁納米帶的紫外陰極射線法光譜與商用氮化鋁進(jìn)行比較的示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種本發(fā)明所述的制備半導(dǎo)體材料納米結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，制備過程在反應(yīng) 管中完成，反應(yīng)管是石英管，也可以是剛玉管或是其他耐高溫管，具體包括以下 步驟
首先將鋁粉研磨至顆粒直徑在1微米和50納米之間。
將研磨好的粉末放置在反應(yīng)管內(nèi)，通入氮?dú)?，氮?dú)饨?jīng)過干燥，氮?dú)饬髟?20sccm到300sccm之間；干燥氮?dú)馑玫臍怏w干燥劑可以是濃硫酸或氧化鈣或 硫酸鈣。
用加熱裝置對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使氮?dú)夂弯X粉產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行反應(yīng)；加熱'溫 度為700 1200°C,加熱時(shí)間為30分鐘到5個(gè)小時(shí)。
經(jīng)過反應(yīng)后，在放原材料的地方生成大量的氮化鋁納米帶，氮化鋁納米帶頂 端直徑為10nm,下端直徑為100 200nm,長度為5~7微米。
由以上制備方法的示意圖見附圖1，其中，鋁粉1放置在加熱裝置電爐2內(nèi)， 氮?dú)?N2)通過氣體干燥劑3后進(jìn)入電爐2內(nèi)，在700 1200'C與鋁粉1反應(yīng)，得 到氮化鋁納米帶。
得到的氮化鋁納米帶的X射線衍射圖見附圖2，該納米帶的掃描電鏡圖見附 圖3，其透射電鏡圖見附圖4。得到的氮化鋁納米帶的陰極射線法光譜與普通商業(yè)氮化鋁的管普比較圖見附圖5。氮化鋁納米帶材料是制作納米器件的關(guān)鍵材 料，同時(shí)通過和商用氮化鋁的比較，可以看出本發(fā)明制作出的氮化鋁的納米帶既 有很強(qiáng)的紫外陰極射線發(fā)光峰，因此該材料在制作紫外發(fā)光材料或半導(dǎo)體材料中 有廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特征在于它包括以下步驟A)將鋁粉研磨至顆粒直徑在50納米和1微米之間；B)將研磨好的粉末放置在反應(yīng)管內(nèi)，通入干燥的氮?dú)?；C)對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使氮?dú)夂弯X粉產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行反應(yīng)；D)反應(yīng)后，則在放原材料的地方生成大量的氮化鋁納米帶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特 征是步驟B)中的反應(yīng)管是耐高溫的石英管或剛f玉管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特 征是步驟B)中通入的氮?dú)饬髁吭?0sccm到300sccm之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特 征是步驟B)中干燥氮?dú)馑玫臍怏w干燥劑是濃硫酸或氧化鈣或硫酸鈣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特 征是步驟C)中，用加熱裊置對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，加熱溫度為700 1200'C，加 熱時(shí)間為30分鐘到5個(gè)小時(shí)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備半導(dǎo)體材料納米帶結(jié)構(gòu)氮化鋁的方法，其特 征是步驟D)中得到的氮化鋁納米帶頂端直徑為10nm，下端直徑為100 200nm, 長度為5 7微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速制備半導(dǎo)體材料納米帶的方法，首先將Al粉末研磨至50nm~1000nm，將研磨好的粉末放置在反應(yīng)管內(nèi)，然后將干燥過的氮?dú)獯等敕磻?yīng)管中，再對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，在700~1200℃下Al就會(huì)和氮?dú)夥磻?yīng)，在原位收集生成物就得到大量氮化鋁納米帶。本發(fā)明首次用氮?dú)馊〈睔庾鲈瓷傻X的納米結(jié)構(gòu)，而且反應(yīng)時(shí)間短，溫度低，成本少，對環(huán)境沒有污染。該納米結(jié)構(gòu)因?yàn)槠涮厥獾男蚊捕哂懈鼜V泛的用途。通過和商用氮化鋁的比較發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所制作的納米材料有很強(qiáng)的紫外陰極射線發(fā)光。本發(fā)明是一種具有極大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值的納米材料的制備方法，市場前景廣闊。
文檔編號C01B21/00GK101456543SQ20081024333
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者李春磊, 楊紹光 申請人:南京大學(xué)