一種氧化銦納米晶及其生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一維或準一維納米晶生長技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化銦納米晶及其生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Ιη2θ3(Indium oxide，氧化銦)是一種η型透明半導(dǎo)體材料，具有較寬禁帶寬度、低電阻率和高催化活性，在光電領(lǐng)域、氣敏、催化劑方面廣泛應(yīng)用。當氧化銦尺寸達到納米級別時除了具有上述特點外，還具有納米材料的表面效應(yīng)、量子效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)，并可產(chǎn)生奇異的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)特性，在國防、電子、化工、冶金、航空、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，納米級氧化銦常用制備方法為溶膠-凝膠法。其主要制備過程為，用含高化學(xué)活性組分的化合物作前軀體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。
[0004]但是所述溶膠-凝膠法，所使用的原料價格比較昂貴，有些原料為有機物，對健康有害；同時整個溶膠-凝膠過程所需時間長，凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會逸出許多氣體及有機物，并產(chǎn)生收縮材料體積變化快，原子分子水平均勻混合很難一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例中提供了一種氧化銦納米晶及其生長方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的溶膠-凝膠法生長成本高以及所生長的納米晶純度低的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種氧化銦納米晶生長方法，包括:
將基板置入蒸發(fā)爐腔室中的基板架上，所述基板包括硅基板、玻璃基板、氧化鋁基板或氧化娃基板；
將氧化銦原料置入所述蒸發(fā)爐腔室中的坩禍中；
向所述蒸發(fā)爐的腔室中通入預(yù)設(shè)體積的惰性保護氣體、或?qū)λ銮皇页檎婵帐顾銮皇覂?nèi)的真空度到預(yù)設(shè)值；
加熱所述氧化銦原料，使所述氧化銦原料溶解、并部分揮發(fā)分解為金屬銦蒸汽；
所述金屬銦蒸汽揮發(fā)至所述基板處，冷凝形成金屬液滴；
對所述氧化銦原料繼續(xù)加熱，使所述氧化銦原料揮發(fā)出氧化銦蒸汽；
所述氧化銦蒸汽揮發(fā)至所述金屬液滴，并以所述金屬液滴為催化劑和生長基點、飽和析出氧化銦納米晶核。
[0007]優(yōu)選地，所述將基板置入蒸發(fā)爐腔室中的基板架上，包括:
在基板上制備低熔點金屬薄膜獲得催化層基板，所述低熔點金屬包括銦、錫、銦合金和/或錫合金；
將所述催化層基板置入蒸發(fā)爐腔室中的基板架上。
[0008]優(yōu)選地，所述加熱所述氧化銦原料之前還包括，
對所述催化層基板進行加熱，使所述催化層基板上的所述金屬薄膜融化為金屬液滴。
[0009]優(yōu)選地，所述金屬薄膜的厚度為1-1Onm0
[0010]優(yōu)選地，所述對所述催化層基板進行加熱，包括:
對所述催化層基板進行加熱至200-300°C。
[0011 ]優(yōu)選地，所述將基板置入蒸發(fā)爐腔室中的基板架上之前，還包括:
對所述基板使用SC-1清洗劑清洗處理、去離子水清洗處理和/或無水乙醇清洗處理。
[0012]優(yōu)選地，所述惰性保護氣體包括氮氣保護氣體或氬氣保護氣體。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種氧化銦納米晶，所述納米晶為通過上述氧化銦納米晶生長方法所獲取的一維或準一維柱狀納米晶，所述納米晶的柱體頂端覆蓋有金屬旨層。
[0014]優(yōu)選地，所述金屬冒層包括金屬銦冒層、金屬錫冒層或銦錫合金冒層。
[0015]優(yōu)選地，所述納米晶的直徑為20-50nm。
[0016]由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施提供的一種氧化銦納米晶及其生長方法，將基板置入蒸發(fā)爐腔室中的基板架上，同時將氧化銦原料置入所述蒸發(fā)爐腔室中的坩禍中；向所述蒸發(fā)爐的腔室中通入預(yù)設(shè)體積的惰性保護氣體、或?qū)λ銮皇页檎婵帐顾銮皇覂?nèi)的真空度到預(yù)設(shè)值;加熱所述氧化銦原料，使所述氧化銦原料溶解、并部分揮發(fā)分解為金屬銦蒸汽，所述金屬銦蒸汽揮發(fā)至所述基板處，冷凝形成金屬液滴;對所述氧化銦原料繼續(xù)加熱，使所述氧化銦原料揮發(fā)出氧化銦蒸汽，所述氧化銦蒸汽揮發(fā)至所述金屬液滴，所述金屬液滴作為納米晶生長的催化劑，不斷溶解氧化銦，至過飽和狀態(tài)，便會在所述金屬液滴內(nèi)析出氧化銦晶核，所述氧化銦晶核不斷長大，便會形成一維或準一維柱狀氧化銦納米晶，同時因為所述氧化銦納米晶是以所述金屬液滴為催化劑起點不斷向外生長的，所以所述氧化銦納米晶的頂端覆蓋有金屬冒層。本發(fā)明實施提出的VLS(Vapor liquid solid，氣液固)生長氧化銦納米晶生長方法，以所述氧化銦原料在起初加熱過程中分解出的金屬銦液滴為催化劑，并對所述氧化銦原料持續(xù)加熱，以在所述金屬銦液滴中溶解氣相氧化銦至過飽和析出氧化銦晶核，不斷長大最終獲得氧化銦納米晶。氧化銦初始分解金屬銦會在基板上凝結(jié)很多金屬液滴，這些金屬液滴都是氧化銦納米晶生長催化劑，所以該方法容易獲得大面積純度高納米晶；同時，在整個納米晶生長過程中，只用到氧化銦一種原料，工藝過程簡單且安全。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例提供的氧化銦納米晶的示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的氧化銦納米晶的掃瞄式電子顯微鏡示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例提供的帶有低熔點金屬薄膜的催化層基板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例提供的催化層基板上的所述金屬薄膜融化為金屬液滴的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]如圖1所示，為本發(fā)明實施例提供的氧化銦納米晶的示意圖。
[0021]本實施例提供了一種氧化銦納米晶的生長方法，所述生長方法包括以下步驟:
首先，將基板I置入蒸發(fā)爐腔室中的基板架上，將氧化銦原料置入所述蒸發(fā)爐腔室中的坩禍中，其中，所述基板I包括硅基板、玻璃基板、氧化鋁基板或氧化硅基板，當然，所述基板I還可以為其它材質(zhì)的基板，只要不與金屬發(fā)生反應(yīng)即可；
然后，向所述蒸發(fā)爐的腔室中通入預(yù)設(shè)體積的惰性保護氣體、或?qū)λ銮皇页檎婵帐顾銮皇覂?nèi)的真空度到預(yù)設(shè)值，用于排出所述腔室中的空氣。
[0022]最后，加熱所述氧化銦原料，使所述氧化銦原料溶解、并部分揮發(fā)分解為金屬銦蒸汽，所述金屬銦蒸汽揮發(fā)至所述基板處，冷凝形成金屬液滴，對所述氧化銦原料繼續(xù)加熱，使所述氧化銦原料揮發(fā)出氧化銦蒸汽，所述氧化銦蒸汽揮發(fā)至所述金屬液滴處，并以所述金屬液滴為催化劑和生長基點、飽和析出氧化銦納米晶核，最終獲得一維或準一維柱狀納米晶2，所述納米晶2的柱體頂端覆蓋有金屬冒層21。
[0023]本發(fā)明實施例提出的VLS生長氧化銦納米晶生長方法，以所述氧化銦原料在起初加熱過程中分解出的金屬銦液滴為催化劑，并對所述氧化銦原料持續(xù)加熱，以在所述金屬銦液滴中不斷溶解氧化銦蒸汽至過飽和而析出氧化銦晶核，晶核不斷長大最終獲得氧化銦納米晶，此方法容