[发明专利]一种P型掺杂ZnSxSe1-x纳米材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种三元复合纳米材料的制备方法，确切地说是一种P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料及其制备方法。

二、背景技术

ZnS_xSe_1-x是一种宽禁带的直接带隙半导体，有着诸多的优异特性，可能在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息储存等广泛的领域得到广泛应用。ZnS_xSe_1-x材料的禁带宽度，与其成份有关。可以通过控制ZnS_xSe_1-x材料的元素比例，从而实现调节ZnS_xSe_1-x材料的禁带宽度。对ZnS_xSe_1-x进行P型掺杂可以显著的改善ZnS_xSe_1-x材料的电学性质，并可随着掺杂量的改变，调节ZnS_xSe_1-x材料的电导率。但是目前基于ZnSe和ZnS合成三元ZnS_xSe_1-x纳米材料，尤其是成分可控的P型ZnS_xSe_1-x纳米材料的合成，还存在很大的困难。

三、发明内容

本发明旨在提供一种P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料及其制备方法，所要解决的技术问题实现ZnS_xSe_1-x纳米材料成分可控，并对该纳米材料P型掺杂，从而实现半导体材料的禁带宽度可调。

本发明依据化学气相沉积(CVD)原理，将ZnSe和ZnS粉末按一定的比例混合，升温到一定的温度，在一定的压强下合成纳米材料。通过改变ZnSe与ZnS的比例以及通入掺杂源，从而实现成分可控的P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料的合成。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料，其特征在于：0＜x＜1；P型掺杂的掺杂源选自Ag₂S、CuS、NH₃、PH₃中的一种或几种，若为多种时，比例任意。

当掺杂源为气体时，本发明P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料的制备方法如下：

按配比量称取硒化锌粉末和硫化锌粉末并研磨混合得混合料，将混合料置于瓷舟中并将所述瓷舟和蒸金硅片放入管式炉中，其中蒸金硅片作为沉积衬底，瓷舟位于加热源处，蒸金硅片位于加热源下游10-15cm处，向炉体内通入氩氢混合气体和气体掺杂源，炉内压强为-0.09～-0.095MPa，瓷舟处升温至1050℃并保温2小时，此时蒸金硅片处温度约为700-750℃，得到P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料；管式炉中按气体的流通方向区分上下游。

所述气体掺杂源选自NH₃和/或PH₃，若为两种时比例任意。

所述硒化锌粉末和硫化锌粉末的纯度≥99.99％。

所述氩氢混合气中氩气和氢气的体积比为95∶5。

所述气体掺杂源的流量为10-50sccm。

当掺杂源为固体时，本发明P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料的制备方法如下：

按配比量称取硒化锌粉末、硫化锌粉末和固体掺杂源并研磨混合得混合料，将混合料置于瓷舟内，将所述瓷舟和蒸金硅片放入三温区水平管式炉中，其中蒸金硅片作为纳米材料的沉积衬底，瓷舟位于加热源处，蒸金硅片位于加热源下游10-15cm处，向炉体内通入氩氢混合气体，炉内压强控制在-0.09～-0.095MPa，瓷舟处升温至1050℃并保温2小时，蒸金硅片处温度约为700-750℃，得到P型掺杂ZnS_xSe_1-x纳米材料；管式炉中按气体的流通方向区分上下游。

所述固体掺杂源选自Ag₂S和/或CuS，掺杂量为硒化锌粉末和硫化锌粉末总质量的3-15％，若为两种时比例任意。

所述硒化锌粉末、硫化锌粉末和固体掺杂源的纯度≥99.99％。

所述氩氢混合气中氩气和氢气的体积比为95∶5。