專利名稱：一種在硅基底上生長(zhǎng)單晶鐵納米線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在硅基底上生長(zhǎng)鐵納米線的方法。
背景技術(shù)：
鐵納米線是由鐵原子形成的直徑小，長(zhǎng)度大的一維結(jié)構(gòu)。鐵納米線由于兼具納米材料尺寸上的特性和鐵元素的磁性，可以用于制備超高密度磁性存儲(chǔ)器件、磁性探測(cè)器、微型馬達(dá)等等，并在作為制備硅納米線的催化劑方面，有著廣泛的應(yīng)用。
目前實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)磁性納米結(jié)構(gòu)的方法主要為濺射法、化學(xué)氣相沉積法、電鍍法和閃急蒸發(fā)法等。這些方法在生長(zhǎng)納米材料的時(shí)候溫度較高，并且操作較為復(fù)雜，有些甚至耗時(shí)較長(zhǎng)，因此這種直接蒸發(fā)方法相比較之下具有很大的優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明使用鐵絲為蒸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)了在較低溫度下直接生長(zhǎng)單晶鐵納米線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供在較低溫度下的一種在硅基底上生長(zhǎng)鐵納米線的方法。其特征在于該方法為直接蒸發(fā)法，通過控制蒸發(fā)電流、蒸發(fā)時(shí)間和鐘罩內(nèi)氣壓，在硅基底上得到鐵納米線。
其制備方法包括以下步驟(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)或(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封；(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到10Pa以下；(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到20～35安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)；(4)蒸發(fā)1～5分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程；(5)繼續(xù)抽真空至材料自然冷卻至室溫；(6)關(guān)閉機(jī)械泵，鐘罩內(nèi)外通氣，開鐘罩取出材料并保存。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使用鐵絲為蒸發(fā)源的直接蒸發(fā)方法克服了現(xiàn)有方法在生長(zhǎng)納米材料的時(shí)候溫度較高，并且操作較為復(fù)雜，有些甚至耗時(shí)較長(zhǎng)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了在較低溫度下直接生長(zhǎng)單晶鐵納米線。因此相比較之下具有很大的優(yōu)勢(shì)。


圖1為在硅基底上沉積的鐵納米線的SEM圖像。
圖2為在硅基底上沉積鐵納米線的HRTEM圖像。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的是提供在較低溫度下的一種在硅基底上生長(zhǎng)鐵納米線的方法。其特征在于該方法為直接蒸發(fā)法，通過控制蒸發(fā)電流、蒸發(fā)時(shí)間和鐘罩內(nèi)氣壓，在硅基底上得到鐵納米線。
其制備方法包括以下步驟(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)或(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封；(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到10Pa以下；(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到20～35安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)；(4)蒸發(fā)1～5分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程；(5)繼續(xù)抽真空至材料自然冷卻至室溫；(6)關(guān)閉機(jī)械泵，鐘罩內(nèi)外通氣，開鐘罩取出材料并保存。
下面的實(shí)施例旨在舉例說明本發(fā)明，而不是要以任何方式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到5Pa。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到20安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)5分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
(5)繼續(xù)抽真空至材料自然冷卻至升溫。
(6)關(guān)閉機(jī)械泵，鐘罩內(nèi)外通氣，開鐘罩取出材料并保存。
實(shí)施例2(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到3Pa。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到35安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)4分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
后面步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到7Pa。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到30安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)1分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
后面步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到5Pa。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到30安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)5分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
后面步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到4Pa。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到25安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)3分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
后面步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到6Pa以下。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到35安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)1分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
后面步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例7(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上。將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封。
(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到2Pa以下。
(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到25安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)。
(4)蒸發(fā)2分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程。
后面步驟與實(shí)施例1相同。
上面各實(shí)施例得到的鐵納米線形貌如圖1和圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種在硅基底上生長(zhǎng)鐵納米線的方法，其特征在于該方法為直接蒸發(fā)法，通過控制蒸發(fā)電流、蒸發(fā)時(shí)間和鐘罩內(nèi)氣壓，在硅基底上得到鐵納米線；其制備方法包括以下步驟(1)將鐵絲做成螺旋，接在電極上，將(001)或(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干后，固定于鐵絲螺旋上方，落下鐘罩密封；(2)開啟機(jī)械泵，使系統(tǒng)氣壓達(dá)到10Pa以下；(3)當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到上述步驟(2)中的目標(biāo)氣壓后，接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，使通過鐵絲螺旋的電流達(dá)到20～35安培，加熱鐵絲進(jìn)行蒸發(fā)；(4)蒸發(fā)1～5分鐘，將變壓器調(diào)至零，切斷電源，結(jié)束蒸發(fā)過程；(5)繼續(xù)抽真空至材料自然冷卻至室溫；(6)關(guān)閉機(jī)械泵，鐘罩內(nèi)外通氣，開鐘罩取出材料并保存。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域的一種在硅基底上生長(zhǎng)鐵納米線的方法。所用方法為直接蒸發(fā)法，原料為鐵絲。制備時(shí)，首先將鐵絲和潔凈的硅基底置于真空鐘罩中，使鐘罩內(nèi)氣壓達(dá)到10Pa以下。隨后給鐵絲通電加熱，使之蒸發(fā)，幾分鐘后停止通電，此過程中須利用機(jī)械泵維持真空度。反在結(jié)束后，須保持抽真空狀態(tài)直至鐵絲和材料自然冷卻，以免材料被氧化。此方在硅基底上得到單晶鐵納米線的制備工藝操作簡(jiǎn)單，所用時(shí)間短。在制造高密度存儲(chǔ)材料和催化劑等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C30B29/62GK1769544SQ20041008842
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者張政軍, 潘春雨 申請(qǐng)人:清華大學(xué)