專利名稱：一種半導(dǎo)體熒光材料摻錳硫化鋅納米粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體焚光材料，特別涉及一種半導(dǎo)體焚光材料摻錳硫化 鋅納米粉的制備方法。
背景技術(shù)：
六方相的、符合化學計量比的、粒度分布窄的摻錳辟u化鋅納米粉，具有更加 優(yōu)異的半導(dǎo)體特性和熒光性能而得到廣泛應(yīng)用。但硫化鋅基發(fā)光原粉的價格較 高，供應(yīng)不足。所以，迫切需要低成本的、高品質(zhì)的半導(dǎo)體熒光材料摻錳硫化鋅 納米粉。
在本發(fā)明之前，生產(chǎn)摻錳硫化鋅粉末通常采用的方法之一是在真空環(huán)境或惰
性氣體保護下，利用鋅粉、錳粉和硫粉在高溫下的反應(yīng)制得。該法的不足之處有 (1)需要真空或惰性氣體保護，設(shè)備相對昂貴、操作復(fù)雜；(2 )需要較高的反 應(yīng)溫度，通常在800。C以上，能耗較高；(3)產(chǎn)品顆粒太大，通常大于l微米， 粒度分布寬，在使用前需要反復(fù)研磨；(4)產(chǎn)品的化學計量比難以控制、晶體 缺陷多，導(dǎo)致其光學品質(zhì)低。方法之二是水熱和溶劑熱法，即利用含有Zn"、 Mn2+ 和S2-離子的物質(zhì)在高溫高壓的水溶液或有機溶劑中進行反應(yīng)合成。雖然這種方 法可得到納米尺寸而且粒度分布窄的產(chǎn)品，但需要浪費和污染大量的水或有機溶 劑、生產(chǎn)周期長、產(chǎn)品的產(chǎn)率低、產(chǎn)量小、成本高，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種半導(dǎo)體熒光材料摻錳硫化鋅 納米粉的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種半導(dǎo)體熒光材料摻錳硫化鋅納米粉的制備方法，其主要技術(shù)步驟如下
(1) 按摩爾比1: 99或3: 97或5: 95,分別稱取乙酸錳和乙酸鋅粉末，并使Zn2+ 和Mi^+的總物質(zhì)的量為0. Olmol,將兩種固體粉末混合，加水溶解，配成 200 mL溶液；
(2) 稱取0.02 mol 二乙基二硫代氨基曱酸鈉粉末，加水溶解，配成200 mL 溶液；
(3 )將步驟(1 )、 ( 2 )兩種溶液在室溫條件下攪拌混合，并在室溫下保持撹拌 2小時，然后將所得沉淀抽慮，得到前驅(qū)體Zni-xMnx-2(DDTC)2, x為0.01 或0. 03或0. 05;
(4)取l.Og前驅(qū)體ZnhMn,-(DDTC)2放在坩堝中，置于馬弗爐中，在300 °C 下加熱3小時，然后自然冷卻至室溫，即得到六方相的Zn'-xMnxS納米粉。 本發(fā)明的制備方法具有以下優(yōu)點原材料便宜、易得，以及生產(chǎn)工藝相對簡 單，無需真空環(huán)境或惰性氣體保護，反應(yīng)溫度和能耗較低，并且產(chǎn)品是六方相的、 符合化學計量比的、粒度分布窄的Zn卜氛S ( x = 0. 01、 0. 03和0. 05 )納米粉， 具有優(yōu)異的半導(dǎo)體特性和熒光性能。
本發(fā)明的優(yōu)越之處在下面將進一步進行闡述。


圖l一一本發(fā)明中實施例1的ZnM9Mn。,。,S納米粉的X-射線衍射示意圖。 圖2 — 一本發(fā)明中實施例1的Zn。,9,Mn,MS納米粉的透射電鏡照片示意圖。 圖3_—本發(fā)明中實施例2的Zn。.97Mn。.o3S納米粉的X-射線4汙射示意圖。 圖4_一本發(fā)明中實施例2的Zn。.97Mn。.。3S納米粉的透射電鏡照片示意圖。 圖5_—本發(fā)明中實施例3的Zn。.95Mn。.。5S納米粉的X-射線衍射示意圖。 圖6—_本發(fā)明中實施例3的Zn .,5Mn。.。5S納米4分的透射電4竟照片示意圖。
具體實施方式
實施例1:
l.稱取O. lmmol乙酸錳(Mn(CH3C00) 2 2H20 )和9. 9 raraol乙酸鋅(Zn (CH3C00) 2 2H20)粉末；將兩種固體粉末混合，加水溶解，配成200 mL溶液。2.稱取20 mmol 二乙基二硫代氨基甲酸鈉(Na-DDTC)粉末，加水溶解，配成200 mL溶液。 3.將上述兩種溶液在室溫攪拌的條件下混合，并在室溫下保持攪拌2小時，然 后將所得沉淀抽慮，得到前驅(qū)體Zn^MikM—DDTC)" 4.稱取1. Og前驅(qū)體 Zn。.9,Mn。.。「(DDTC)2放在坩堝中，置于馬弗爐中，在300°C下加熱3小時，然后自 然冷卻至室溫，即得到六方相的Zn。.9,Mn。.。!S納米粉。如圖1、圖2所示，采用德 國Bruker AXS D8 ADVANCE X-射線粉末衍射儀(Cu K。輻射，A=1.5406A)測定 所制備材料的晶相；采用荷蘭Philips公司Tecnai 12型透射電子顯微鏡(120 kV) 對產(chǎn)物的形貌與尺寸進行觀察。 試驗結(jié)果表明
如圖1所示本發(fā)明實施例1所制產(chǎn)品的X-射線衍射圖。其所有X-射線衍 射峰從左到右分別對應(yīng)于六方相Zn0. Mn。.01S的(IOO)、 (002)、 (101)、 (102)、 (110)、 (103)、 (112)、 (202)晶面。此外，對產(chǎn)品的化學成分分析進一步證實其 組成為ZrkMMno,S。這說明實施例1所制產(chǎn)品是純六方相的Zno,Mn。.。,S。
如圖2所示本發(fā)明實施例1所制Zn^Mn^S產(chǎn)品的透射電鏡照片；所制 Zn。.9,Mn。.。,S產(chǎn)品的顆粒直徑大小約為4-9 nm,粒度分布窄。
實施例2:
l.稱取O. 3mmo1乙酸錳(Mn (CH3C00) 2 2H20 )和9. 7 mmol乙酸鋅(Zn (CH3C00) 2 2H20)粉末；將兩種固體粉末混合，加水溶解，配成200 mL溶液。2.稱取20 mmol 二乙基二碌L代氨基曱酸鈉(Na-DDTC)粉末，加水溶解，配成200 mL溶液。 3.將上述兩種溶液在室溫攪拌的條件下混合，并在室溫下保持攪拌2小時，然 后將所得沉淀抽慮，得到前驅(qū)體Zn。.97Mn。.。3-(DDTC)2。 4.稱取1. 0g前驅(qū)體 Zn。.,7Mn。.。3-(DDTC)2放在坩堝中,置于馬弗爐中，在300°C下加熱3小時，然后自 然冷卻至室溫，即得到六方相的Zn。.97Mn。.。3S納米粉。如圖3、圖4所示，采用德 國Bruker AXS D8 ADVANCE X-射線粉末衍射儀(Cu K。輻射，A=l. 5406A)測定 所制備材料的晶體結(jié)構(gòu)；采用荷蘭Philips公司Tecnai 12型透射電子顯微鏡 (120 kV)對產(chǎn)物的形貌與尺寸進行觀察。 試驗結(jié)果表明
如圖3所示本發(fā)明實施例2所制產(chǎn)品的X-射線衍射圖。其所有X-射線衍 射峰從左到右分別對應(yīng)于六方相Zn。.97Mn。.。3S的(IOO)、 (002)、 (101)、 (102)、 (110)、 (103)、 (112)、 (202)晶面。此外，對產(chǎn)品的化學成分分析進一步證實其 組成為Zn。.97Mn。.。3S。這說明實施例2所制產(chǎn)品是純六方相的Zn。.97Mn。.。3S。
如圖4所示本發(fā)明實施例2所制Zn。.97Mn。.。3S產(chǎn)品的透射電鏡照片；所制 Zrk"MrkMS產(chǎn)品的顆粒直徑大小約為5-10 nm，粒度分布窄。
實施例3:
1.稱取0. 5 mmol乙酸錳(Mn (CH3C00) 2 2H20 )和9. 5 mmol乙酸鋅(Zn (CH3C00) 2 2&0)粉末；將兩種固體粉末混合，加水溶解，配成200raL溶液。2.稱取20 咖ol 二乙基二硫代氨基甲酸鈉(Na-DDTC )粉末，加水溶解，配成200 mL溶液。 3.將上述兩種溶液在室溫攪拌的條件下混合，并在室溫下保持攪拌2小時，然 后將所得沉淀抽慮，得到前驅(qū)體Zn。.95Mn .。5-(DDTC)2。 4.稱取1. 0g前驅(qū)體
Zn。.,5Mn。.。廠(DDTC)2放在坩堝中，置于馬弗爐中，在300°C下加熱3小時，然后自 然冷卻至室溫，即得到六方相的Zn。.,5Mn。.。sS納米粉。如圖5、圖6所示，采用德 國Bruker AXS D8 ADVANCE X-射線粉末衍射儀(Cu K。輻射,入=1. 5楊A(yù))測定 所制備材料的晶體結(jié)構(gòu)；采用荷蘭Philips公司Tecnai 12型透射電子顯微鏡 (120 kV)對產(chǎn)物的形貌與尺寸進行觀察。 試驗結(jié)果表明
如圖5所示本發(fā)明實施例3所制產(chǎn)品的X-射線衍射圖。其所有X-射線衍 射峰從左到右分別對應(yīng)于六方相Zn。.,5Mn。.。5S的(IOO)、 (002)、 (101)、 (102)、 (110)、 (103)、 (112)、 (202)晶面。此外，對產(chǎn)品的化學成分分析進一步證實其 組成為Zn。.95Mn。.。5S。這說明實施例3所制產(chǎn)品是純六方相的Zn。.95Mn。.。5S。
如圖6所示本發(fā)明實施例3所制Zn。.95Mn。.。5S產(chǎn)品的透射電鏡照片；所制 Ziu"MikMS產(chǎn)品的顆粒直徑大小約為6-11 nm,粒度分布窄。
根據(jù)目前研究結(jié)果可知純六方相、符合化學計量比、粒徑小且粒度分布 窄的摻錳硫化鋅納米粉具有更加優(yōu)異的半導(dǎo)體特性和熒光性能，可用于制造高品
質(zhì)的半導(dǎo)體光學器件。
顯然，從上述實施步驟、數(shù)據(jù)、圖表分析得知，本發(fā)明具有原材料便宜、 易得，以及生產(chǎn)工藝相對簡單、無需真空環(huán)境或惰性氣體保護、反應(yīng)溫度和能耗 較低，并且產(chǎn)品是六方相的、符合化學計量比的、粒度分布窄的Zni_xMnxS (x = 0. 01、 0. 03和0. 05 )納米粉，具有優(yōu)異的半導(dǎo)體特性和焚光性能等優(yōu)點。 本發(fā)明與現(xiàn)有的組成元素高溫反應(yīng)合成法相比，具有以下優(yōu)點 (1)無需真空環(huán)境或惰性氣體保護，可直接在空氣氣氛中生產(chǎn)，設(shè)備和工 藝更加簡單；
(2 )反應(yīng)溫度和能耗較低；
(3)產(chǎn)品是粒度分布窄的Zn^MiuS (x = 0. 01、 0. 03和0. 05 )納米粉， 而現(xiàn)有的組成元素高溫反應(yīng)合成法只能得到顆粒直徑大于100 nra的產(chǎn)品。 本發(fā)明與現(xiàn)有的水熱和溶劑熱法相比，具有以下優(yōu)點 (1)設(shè)備更加簡單，而水熱和溶劑熱法需要高壓反應(yīng)釜； (2 )無需浪費和污染大量的水或有機溶劑，成本更低； (3)生產(chǎn)周期縮短，而現(xiàn)有的水熱和溶劑熱法所需生產(chǎn)時間通常大于12
小時；
(4) 一個批量制出的產(chǎn)品更多，更適用于工業(yè)化生產(chǎn)。 本發(fā)明請求保護的范圍并不局限于上述具體實施方式
的描迷。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體熒光材料摻錳硫化鋅納米粉的制備方法，其步驟如下(1)按摩爾比1:99或3:97或5:95，分別稱取乙酸錳和乙酸鋅粉末，并使Zn2+和Mn2+的總物質(zhì)的量為0.01mol，將兩種固體粉末混合，加水溶解，配成200mL溶液；(2)稱取0. 02mol二乙基二硫代氨基甲酸鈉粉末，加水溶解，配成200mL溶液；(3)將步驟(1)、(2)兩種溶液在室溫條件下攪拌混合，并在室溫下保持攪拌2小時，然后將所得沉淀抽慮，得到前驅(qū)體Zn1-xMnx-2(DDTC)2，x為0.01或0.03或0.05；(4)取1. 0g前驅(qū)體Zn1-xMnx-(DDTC)2放在坩堝中，置于馬弗爐中，在300°C下加熱3小時，然后自然冷卻至室溫，即得到六方相的Zn1-xMnxS納米粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體熒光材料摻錳硫化鋅納米粉的制備方法。本發(fā)明按摩爾比1∶99或3∶97或5∶95分別稱取乙酸錳和乙酸鋅粉末，使Zn²⁺和Mn²⁺的總物質(zhì)的量為0.01mol，將兩種固體粉末混合加水溶解，配成200mL溶液；稱取0.02mol二乙基二硫代氨基甲酸鈉粉末加水溶解，配成200mL溶液；將兩種溶液攪拌混合，將所得沉淀抽慮，得到前驅(qū)體Zn_1-xMn_x-2(DDTC)₂，x為0.01或0.03或0.05；取1.0g前驅(qū)體Zn_1-xMn_x-(DDTC)₂放在坩堝中，置于馬弗爐中，在300℃下加熱3小時，然后自然冷卻至室溫，即得到六方相的Zn_1-xMn_xS納米粉。解決了操作復(fù)雜、能耗較高、顆粒大、晶體缺陷多，及浪費和污染大量的水或有機溶劑、周期長、產(chǎn)率低、成本高等缺陷。本發(fā)明具有原材料便宜、易得，工藝簡單、能耗低、具有優(yōu)異的半導(dǎo)體特性和熒光性能。
文檔編號C01G9/08GK101391802SQ200810155070
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者明 張, 張永才, 徐支有 申請人:揚州大學