[发明专利]一种可溶性盐辅助合成纳米晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备纳米晶的方法，尤其是可溶性盐辅助合成纳米晶的方法。

背景技术

在过去的几十年里，无机半导体纳米晶的合成受到越来越多的关注，因为这些纳米晶在电子学、光学和磁学等领域里面具有其体相材料所无法具备的性能(Acc.Chem.Res.1999，32，407-414.)。氮化镓(GaN)作为最重要的宽带隙半导体材料之一，自从成功被制作高效率蓝光发射二极管以来便受到人们最中心的关注(Appl.Phys.Lett.1993，62，2390-2392.Properties，Processing，and Applications of Gallium Nitride and Related Semiconductors，Part AINSPEC：London，1999.)一般来说，大量的GaN粉末应该是以氨气或者氮气在较高温度下直接氮化金属Ga得到的，这是最简便最经济的路径，就如同制备管状或者线状的AlN粉末一样(J.Am.Chem.Soc.2003，125，10176-10177.J.Mater.Chem.2003，13，2024-2026.)。然而金属Ga在温度高于30℃时往往由于很大的表面张力而以很大的液滴形式存在，这样尽管在高于1000℃的高温下氮化，N原子还是很难进入。因此，到目前为止还少有关于通过直接氮化金属Ga来大量制备GaN纳米晶的报道(J.Phys.Chem.1932，36，2651-2654.)，与此同时只是有无数的报道关于直接氮化金属Ga在基片上微量沉积GaN纳米线(J.Cryst.Growth，2001，231，357-365 and references therein.)。为了克服这个困难，许多昂贵的、对空气敏感的甚至有剧毒的镓基前驱物被尝试着。例如，一些氯化镓的尿素复合物和镓基金属有机物被作为单一前驱物来制备GaN纳米晶(J.Mater.Chem.，2005，15，2175 2177.Adv.Mater.2004，16，425-429.Nano Lett.2007，7，3512-3517.)。Chen等使用Ga₂O₃粉末和无定型的CN_x在高压下通过碳热还原过程制备得到GaN纳米粒子(J.Am.Chem.Soc.2005，127，15722-15723.)，但由于可能存在的爆炸将限制大规模的GaN纳米粒子的制备，且残存的碳很难从产物里面去除掉。虽然有人使用卤化镓和碱金属氮化物通过固态交换反应(solid-state metathesis)可以较大规模的制备得到GaN产品，但这类不可控的反应将导致反应体系的高温(超过1000℃)，这又势必引起部分GaN的分解而造成损失(J.Phys.Chem.B 2001，105，11922-11927.Chem.Mater.1999，11，2299-2301.)。这种情况在Paine和Mokaya的报道中通过氮化Ga₂O₃和GaCl₃合成GaN粉末也同样存在(Chem.Mater.2001，13，12-14.Chem.Mater.2009，21 4080-4086.)。总而言之，在较低温度下直接氮化金属Ga制备GaN纳米晶粉末虽然确实存在很大的困难，但和以往报道的方法相比较，将是更加理想的合成路径，因为这样简单而又容易操作的合成过程不会引入外来的杂质除了Ga和N元素。