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1、 微纳结构半导体材料的制备研究微纳结构半导体材料的制备研究 Preparation research of nano-microstructure semiconductor materials 学科专业：微电子学与固体电子学 研 究 生：周礼礼 指导教师：张之圣 教授 天津大学电子信息工程学院 二零零八年五月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任
2、何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘摘 要要 作为本世纪最有前景的材料，纳米材料备受关注。半导体纳米材料由于表现 出有别于传
3、统材料的优良的物理和化学性质， 在电子材料、 陶瓷材料、 生物工程、 化学工程、医学等许多领域都显示出巨大的应用潜力，已引起了国内外学者的极 大关注。 本研究拓展了固相化学反应及熔盐技术在一维纳米材料制备中的应用。 首次 利用Zn(NO3)2、PEG-400、NaCl等实验原料，采用室温固相合成和熔盐技术相结 合的方法，制备了ZnO一维纳米结构，为其在器件中的应用奠定了一定基础。用 扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析手段对样品的形貌、结构等进行了表征。 对其反应机理进行了初步探索。考察了各种实验条件对纳米产物形态的影响，结 果表明，分散剂在整个反应体系中质量分数为 10%，可以起到很好的分散效
4、果； ZnO籽晶在不同种类的熔盐环境内可生长成为不同形态的纳米结构， NaCl-KCl 、 NaCl-NaNO3熔盐体系适宜的热处理温度分别为 650、350；热处理时间为 60min；ZnO籽晶和复合熔盐最佳摩尔比为 1:2。 本研究创造性地将熔盐技术与高分子络合法相结合，以Mn(CH3COO)2、聚 乙烯醇、NaCl等为实验原料，制备出Mn2O3纳米棒，并进行表征、分析，结果表 明，制备的氧化锰纳米棒为六面长柱体，直径大约在60100nm，纯度高，分布 均匀；对Mn2O3纳米棒的生长过程中，高分子聚合物（聚乙烯醇） 、复合熔盐等 所起的作用进行了分析。结果表明，聚乙烯醇溶剂质量分数为4%，
5、可以保证产物 尺寸的稳定性；熔盐为纳米颗粒的自生长提供了稳定的液态环境，促进了产物一 维定向生长；合适的升温机制是纳米产物长成一维结构的关键。 本文中采用的方法操作方便，设备简单，尤其是实现了ZnO等半导体纳米结 构的定向生长，为制备其它高纯度半导体纳米材料开拓了思路。 关键词：关键词： 纳米材料 固相反应 熔盐介质 分散剂 ABSTRACT A great deal of attention has been paid to the nanostructure materials as of this centurys most promising materials. Semiconduc
6、tor materials in nano-scale have many excellent physical and chemical properties, so they have a lot of potential application in many fields, such as electron materials, ceramic, bioengineering, chemistry, etc and arouse much interest of scientist all over the world. In this paper, the application o
7、f solid state reaction and molten salt technology has been developed. For the first time, prepared ZnO one dimensional nanostructure by Zn(NO3)2, PEG, NaCl etc, introduced the method integrated room temperature solid state reaction and molten salt technology. Scanning electron microscopy(SEM), X-ray
8、 diffraction(XRD) etc have been employed to investigate the nano-material. The reaction mechanism has been primarily discussed. The influence of experiment condition on the growth of nano-materials has been studied. The result indicate that the appropriate dosage of dispersant 10%，the appropriate he
9、at treatment temperature of NaCl-KCl molten salt is 650,that of NaCl-NaNO3 molten salt is 350, the heat treatment time is 60 min, the best Moore proportion of ZnO powder and molten salt is 1:2. In this paper, molten salt technology and the method of macromolecule complexation have been integrated in
10、 a creative way. Mn2O3 nano-stick has been prepared by Mn(CH3COO)2, NaCl etc. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction have been employed to investigate the nano-material. The influence of molten salt medium and macromolecule polymer on the growth of nano-stick has been studied. The result
11、 indicate that the size of nano-product is steady when the dosage of macromolecule polymer is 4%; Molten salt provided a steady liquid state condition for the self-growth of nano-granule, influenced the configuration of nano- materials by altering the growth environment of crystal. The method in the
12、 paper can be operated expediently, needing only simple equipment. Especially the directional growth of nanostructure has been implemented, and provided a theoretical assistance for the preparation of some other nano-materials. KEY WORDS：nano-materials, solid state reaction , molten salt medium, dispersant 目 录 目 录.3 第一章 绪论 .1 1.1 概述.1 1.1.1 纳米科技的概念和内涵.1 1.1.2 纳米科技的发展 .2 1.2 纳米材料制备技术 .5 1.2.1 化学气相沉积法(CVD) .6 1.2.2 激光烧蚀法 .6 1.2.3 水热法 .6 1.2.4 溶胶-凝胶法.
