[发明专利]一种宏观周期性变化的Z字形SnO2纳米带结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宏观周期性变化的Z字形SnO₂纳米带结构及其制备方法，具体为用热蒸发的方法，在大气压强，不需要衬底的条件下，制备大量的宏观周期性Z字形SnO₂纳米带结构的方法，属于半导体材料与器件技术领域。

技术背景

SnO₂是一种重要的宽禁带半导体，其特有的气敏特性，引起了人们对其纳米结构的气敏特性研究的兴趣。近来，人们利用各种方法(溶液法，分子束外延，脉冲激光沉积，金属有机物化学气相沉积等)制备出了形貌丰富的SnO₂纳米结构，例如纳米线，纳米带，鱼骨状等，并对这些纳米结构的气敏特性进行了研究，但对单根纳米线气敏特性的研究还处于停滞阶段，主要原因是分离出单根纳米线，以及在单根纳米线上加电极并保持欧姆接触有一定的困难。我们这里所合成的宏观周期性Z字形SnO₂纳米带结构极易实现单根分离：由于肉眼可见，可直接用细小的针尖挑出单根纳米带，也可通过超声分离出单根纳米带结构，用做单根SnO₂纳米带结构物性研究的平台。可用做单根SnO₂纳米带结构物性研究的平台。本发明的特点是方法简单，成本低，重复性好，可大量生长。

发明内容

本发明的目的是提供一种宏观周期性Z字形SnO₂纳米带结构的制备方法。本发明所提供的制备宏观周期性Z字形SnO₂纳米带结构的方法，在国际上是首次报道。这种单根Z字形纳米带相比相同尺度的纳米带，表面积大大增加，应用在传感器件中可提高其气敏性质。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种宏观周期性变化的Z字形SnO₂纳米带结构，其长度为3～5mm，直径为500nm～10μm，宏观形状为Z字型。

制备上述宏观周期性Z字形SnO₂纳米带结构的方法，其具体步骤为：

1、将SnO₂粉末、碳粉及氧化铜粉末按1.5-2∶1.5-2∶0.5-1.5配比，加无水乙醇，通过超声充分混合后烘干作为源材料；

2、将水平放置的管式生长炉以15℃/min的速率加热到750～900℃；

3、将源材料平铺在一个氧化铝舟里，把载有源的氧化铝舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；

4、通入流量为0.25L/min～0.5L/min的高纯氮气作为保护气，在大气压强下反应30～90min；

5、取出氧化铝舟，在平铺的源材料上面长有大量白色透明的针状晶体物质。

本发明的工艺步骤2中提到的水平管式炉的石英管长度为110cm，直径为4cm。

本发明通过改变源材料的配比，合成了周期性的Z字形SnO₂纳米带结构。相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是：(1)不需要衬底，很大程度上降低了成本；(2)反应压力环境只需要是常压；(3)不需要大量载气，只需要少量高纯氮气作保护气体，稀释反应环境中的氧含量；(4)方法简单，成本低，重复性好，而且可大量生长。

附图说明

图1是周期性的纳米塔的X射线衍射图；

图2是大量周期性的Z字形SnO₂纳米带结构SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步说明本发明的技术特点。

实施例1：

1.将SnO₂粉末、碳粉及氧化铜粉末按1.5∶1.5∶0.5配比，加无水乙醇，通过超声充分混合后烘干作为源材料；

2.将水平放置的管式生长炉以15℃/min的速率加热到750℃；

3.将源材料平铺在一个氧化铝舟里，把载有源的氧化铝舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；

4.通入流量为0.25L/minL/min的高纯氮气作为保护气，在大气压强下反应30min；

5.取出氧化铝舟，在平铺的源材料上面长有大量白色透明的针状晶体物质。

实施例2：

1.将SnO₂粉末、碳粉及氧化铜粉末按2∶2∶1.5配比，加无水乙醇，通过超声充分混合后烘干作为源材料；

2.将水平放置的管式生长炉以15℃/min的速率加热到900℃；

3.将源材料平铺在一个氧化铝舟里，把载有源的氧化铝舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；