[发明专利]一种氧化镓量子点及其制备方法

说明书

本发明公开一种氧化镓量子点，所述氧化镓量子点为β‑氧化镓，其直径为5～10nm。该氧化镓量子点尺寸极小，比表面积较大，在场效应晶体管、气体传感器以及太阳能探测器的发展具有积极作用。同时，本发明还提供了氧化镓量子点的制备方法，其过程简单，反应条件温和，设备常规，通过机械剪切和化学处理即可获得纯度高、尺寸均匀的氧化镓量子点。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域。更具体地，涉及一种氧化镓量子点及其制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)作为一种具有宽禁带的优良的半导体材料，应用广泛在能源器件、太阳能盲紫外探测、太阳能电池与传感器等领域。氧化镓通常具有五种不同的晶态(α,β,γ,δ,ε)，其中β-Ga₂O₃在一般条件下具有的性质最稳定。

现有技术中，制备纳米结构氧化镓的方法有很多，最常见的是是气-液-固(VLS)或气-固(VS)工艺。在这个过程中，使用金属催化剂或金属合金，通过溶解蒸汽成分形成过饱和的合金液滴，合金液滴的过饱和促使纳米线生长所需的固相析出。其他Ga₂O₃的制备方法包括物理蒸发、压实氮化镓粉末热退火、电弧放电、激光烧蚀、碳热还原、化学气相沉积(CVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、微波等离子体反应和气相外延(VPE)等，这些方法制备的纳米结构为薄膜、线状、棒状或其他一维结构，因此，现有技术中，氧化镓的纳米结构类型主要是纳米线、纳米棒或纳米片。

然而，减小氧化镓材料的尺寸对基于氧化镓的纳米线场效应晶体管、气体传感器以及太阳能探测器的发展具有积极作用。特别的是，对于气体传感器来说，采用具有高体表比纳米结构的氧化镓能有效提高传感器的探测灵敏度，缩短响应时间。

因此，需要提供一种尺寸极小的氧化镓量子点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种氧化镓量子点，该量子点为β-氧化镓，其直径为5～10nm，具有较大的比表面积。

本发明的另一个目的在于提供一种氧化镓量子点的制备方法。

本发明的又一个目的在于提供一种氧化镓量子点的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种氧化镓量子点，所述氧化镓量子点为β-氧化镓，其直径为5～10nm。

本发明中的氧化镓纳米结构为量子点，尺寸较小，比表面积大，在场效应晶体管、气体传感器以及太阳能探测器的发展具有积极作用。同时该氧化镓量子点为β-Ga₂O₃，性能稳定。

一种如上所述氧化镓量子点的制备方法，包括以下步骤：

将液态金属镓加入至酸溶液中，超声破碎，离心去除大分子颗粒，得前驱体溶液；

向前驱体溶液中加入过氧化氢水溶液，混匀，透析，干燥，得氧化镓量子点。

需要说明的是，制备过程中使用的金属镓是液态的，需要将固态金属镓加热熔化，然后加入至酸溶液中。

本发明提供的制备方法简单，反应条件温和，处理设备常规，通过机械剪切与化学处理的方式即可制备纯度高，均匀的氧化镓量子点。

优选地，制备过程中使用的液态金属镓、酸溶液、过氧化氢水溶液的体积比为(0.1～0.2)：(20～50)：(0.1～0.3)；其中酸溶液的pH为1.0～4.0，所述过氧化氢水溶液的浓度为10～100mM。

优选地，所述液态金属镓的纯度大于99.9％。