[发明专利]用模板法制备硫化锌量子线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用模板法制备硫化锌量子线的方法，属纳米材料 制备的技术领域。

背景技术

量子线是指当材料的直径与它的德布罗意波长相当时，会出现各 种量子效应、非定域量子相干效应、量子涨落和混沌、光生伏特效应 及非线性光学效应等的一维纳米材料。基于量子尺寸效应、量子干涉 效应，量子隧穿效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种 人工构造的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的 基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。

硫化锌量子线的量子尺寸效应使硫化锌的能级改变、能隙变宽， 吸收和发射光谱向短波方向移动，直观上表现为颜色的变化。量子线 的表面效应使其比表面积，表面能及表面结合能都迅速增大，导致硫 化锌量子线表面原子输运和构型的变化，同时也引起表面电子自旋构 象和电子能谱的变化，对其光学、电学及非线性光学等性质具有重要 影响，因此，硫化锌量子线在光、电、磁、催化等方面应用潜能巨大， 已吸引了众多科技工作者在其制备和应用方面进行大量的研究工作。

金属硫化物具有优良的特性，特别是硫化锌，是一种II～VI族直 接带隙半导体，禁带宽度为3.6eV，被广泛应用于平板器，红外检测 器，光致发光器件，红外窗口，太阳能电池，传感器，激光器和生物 医学等方面。化学气相沉积(CVD)是合成硫化锌一维纳米材料的有 效方法，通常这些CVD合成要求很高的真空度和较为复杂的设备。另 外，目前关于硫化锌纳米材料的物相和粒径的控制合成的研究仍非常 有限。目前人们对硫化锌纳米线的研究比较多，其直径都在几十个纳 米以上，而对直径仅有10纳米左右的硫化锌量子线的研究却相当少。 用一般方法(比如溶胶-凝胶法、溶剂热法等)制备的硫化锌纳米线， 由于直径相对较大，表现不出非常优异的物理特性，无论是在其应用 方面还是对其研究上都存在着极大的限制。

发明内容

本发明的目的是提出一种用模板法制备硫化锌量子线的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案。先用阳极氧化方 法在铝基片的两面依次形成阻挡层和含微孔阵列的氧化铝层，阻挡层 是不含微孔阵列的氧化铝层，微孔的孔径大小为8～15nm，符合量子 线所要求达到的尺寸，再将铝基片夹持在去铝基夹具中去除铝基片一 面的中心部分上的含微孔阵列的氧化铝层、阻挡层、铝基和铝基片另 一面的氧化铝层背面的阻挡层，卸去去铝基夹具，得含微孔阵列的氧 化铝纳米模板，然后在去掉铝基的一面的氧化铝层上溅射一层金电 极，最后，用直流电沉积法在所述的纳米模板的微孔中形成硫化锌量 子线。用本发明的方法制得的硫化锌量子线具有非常明显的量子限制 效应，比表面积巨大，材料的纯度高，密度和特性均匀，确保其比背 景技术制得的直径较大的硫化锌量子线，具有更加优异的性能。

现结合附图详细说明本发明的技术方案。

一种用模板法制备硫化锌量子线的方法，其特征在于，具体操作 步骤：

第一步用传统方法清洗基片4

取一纯度为99.999％的铝片，规格为20mm×20mm×0.5mm，作 为基片4，将其置于丙酮中进行超声清洗，清洗后放入烘箱中干燥， 再置于氮气气氛中，450℃～650℃下退火4小时～6小时，然后在体 积比为1∶4的高氯酸和乙醇的混合溶液中进行电化学抛光，抛光温度 为0℃～10℃，抛光时间为30秒～50秒，最后用酸溶液或碱溶液清洗 基片4表面；

第二步一次阳极氧化

将经第一步处理的基片4放入浓度为12wt％～16wt％的硫酸溶液 中，在-6℃～6℃下进行第一次阳极氧化，阴极和阳极分别是铂片和 基片4，阳极氧化的电压、电流和时间分别为20伏、1mA～10mA和2 小时～5小时，在基片4的正面和背面上分别形成正面阻挡层3和背 面阻挡层5，正面阻挡层3和背面阻挡层5是不含微孔阵列的氧化铝 层，继而在正面阻挡层3和背面阻挡层5上分别形成正面氧化铝层2 和背面氧化铝层6，正面氧化铝层2和背面氧化铝层6是含有微孔阵 列的氧化铝层，但是一次阳极氧化形成的微孔阵列，其微孔的孔径大 小不够均匀，其阵列的排列不够整齐，需要进行二次阳极氧化；

第三步二次阳极氧化