[实用新型]一种制备带隙单调连续变化的硫硒化镉纳米材料的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及制备硫硒化镉纳米材料的装置，尤其是涉及一种制备带隙单调连续变化的硫硒化镉纳米材料的装置。

背景技术

半导体纳米材料，包括纳米线、纳米带等，因其具有优异的物理特性，被广泛应用于传感、激光、波导、光电子器件等领域，受到广泛的关注。带隙作为半导体材料的重要参数，直接决定材料的吸收和发光光谱。II-IV族化合物是一种可调的宽带隙半导体材料，比如硫硒化镉可以通过改变硫硒两种元素的比例来调节带隙，从而获得单一的半导体材料和二元化合物所无法实现的带隙宽度。目前这种材料在纳米颗粒和薄膜上显示了它独特的带隙可调特性，在一维纳米材料上的应用还很少，文献“A.L.Pan，H.Yang，R.B.Liu，R.C.Yu，B.S.Zou，Z.L.Wang，Color-Tunable Photoluminescence of Alloyed CdS_xSe_1-xNanobelts.J.Am.Chem.Soc.2005，127，15692-15693”报道已成功合成硫化镉锌和硫硒化镉纳米带，但是这种方法一次只能合成一种组分的纳米材料，获得连续组份难道很大。最近，文献“A.L.Pan，R.B.Liu，M.H.Sun，and C.Z.Ning，Quaternary Alloy Semiconductor Nanobelts with Bandgap Spanning the Entire Visible Spectrum.J.Am.Chem.Soc.2009，131，9502-9503”报道了通过气相沉积温度梯度分布合成了在基片上组份连续变化的硫硒化锌镉纳米带的方法，即生长基片上的温度连续变化，导致在不同的位置上生长出的纳米材料元素组份和带隙不同。这种方法可以获得荧光从紫外到红色的所有光谱，但每种光谱只能在一根材料上，限制了它的应用，在器件上很难做到真正的连续可调和连续宽光谱。鉴于上述原因，在气相沉积法生长纳米材料的过程中，我们通过连续调节材料的蒸气浓度比来实现在同一根纳米材料上带隙的单调连续过渡。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种制备带隙单调连续变化的硫硒化镉纳米材料的装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一、一种制备带隙单调连续变化的硫硒化镉纳米材料的方法：

1)在管式高温炉的石英管内，将镀金硅片放置在石英片上，石英片放置在 管式高温炉外侧靠近真空泵的低温区，相同质量的硫化镉和硒化镉材料分别放置在两个石英舟中，石英片下方能容纳石英舟，硫化镉石英舟放置在管式高温炉中间的高温区，硒化镉石英舟放置在管式高温炉外侧靠近氮气进气口的低温区，两个舟之间放置石英棒，硒化镉石英舟和受直线电机控制的石英棒连接；石英管密封两端密封，抽真空到100Pa以下，再通纯氮气到大气压，再抽到100Pa以下，如此往复3～10次以除去石英管中的氧气，最后保持管内的压强为60000Pa，氮气气流为150ml/min；

2)开始以40℃每分钟的速度升温到750～950℃，保持750～950℃35分钟，通过金的催化，硫化镉蒸气在镀金硅片上生长出纳米带和纳米线。这个过程中只有硫化镉的生长；

3)直线电机以每分钟0.1～1厘米的速度把硒化镉石英舟往高温炉中间的高温区推动，同时高温区的硫化镉石英舟被石英棒顶出高温区，这个过程中硒化镉的蒸气浓度比例升高，直线电机把硒化镉石英舟推向管式高温炉中间的高温区，同时硫化镉石英舟从高温区被顶向石英片下方的低温区；通过金的催化，硫化镉和硒化镉的混合蒸气在镀金硅片上生长出纳米带和纳米线，这个过程持续20～60分钟；

4)当直线电机把硒化镉石英舟刚好推到管式高温炉中间的高温区时直线电机停止，再继续保持750～950℃35分钟，通过金的催化，硒化镉蒸气在镀金硅片上生长出纳米带和纳米线，这个过程中只有硒化镉的生长；

5)关闭管式高温炉并自然降温，等高温炉温度降到室温时取出镀金硅片，得到硫硒化镉纳米线和纳米带。

所述步骤2)中当750～780℃对应的制备产物为纳米带；780～950℃对应的制备产物为纳米线。

二、一种制备带隙单调连续变化的硫硒化镉纳米材料的装置：