利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，属于半导体材料领域，用纯度为99.99％的锡或氧化锡，制成直径1英寸、厚度0.25英寸的靶；用单晶或玻璃作为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干燥；靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2×10‑6托，溅射过程中设置氧气压力在5毫托～50托，温度在室温～900℃，激光能量为1～10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10～80厘米。该方法用的激光是清洁的，只对待蒸镀的材料表面施加热量，来自加热源和支撑物等的污染减小到最低水平；蒸发速率高，过程容易控制，制备的一维纳米氧化锡不仅长度宽度形貌均匀，而且不会发生组分偏离现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，属于半导体材料领域。
技术介绍
近些年来一维纳米结构由于其独特优越的性能表现引起了学术界的广泛兴趣。根据形貌的不同，一维纳米结构也被叫做晶须、纤维、纳米线、纳米棒、纳米带或纳米管。用它们制造的纳米元器件可以广泛应用于纳米电子学、光子学和超灵敏的的生物分子传感器等领域。传统常规的半导体材料可以用于制备一维纳米结构。氧化锡被广泛应用在各种不同的领域，这些应用包括透明导电电极、染料敏化太阳能电池、探测气体泄漏的气体传感器、催化剂载体和电极的电化学改性剂等，另外还可用于环境和工业生产中的气体传感器。一维纳米结构的氧化锡由于更加优良的性能在传感器界备受关注和期待一维纳米氧化物大多都在真空炉中进行。氧化锡纳米线可在高温中配合氧气与氮气的混和气体从直接蒸发金属氧化物粉末制得。用真空喷镀技术或者化学方法制备的一维纳米氧化锡不仅长度宽度形貌等不统一不均匀，而且实际所得产物和目标产物相比会发生组分偏离。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，采用脉冲激光沉积法来制备一维纳米结构氧化锡。通过控制沉积条件和参数，来控制一维纳米氧化锡的长度宽度和形貌，用来制造符合实际应用条件和标准的高纯度一维氧化锡纳米结构。具体的技术方案为：利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，包括以下步骤：用纯度为99.99％的锡或氧化锡，制成直径1英寸、厚度0.25英寸的靶；用单晶或玻璃作为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干燥；靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2×10-6托，溅射过程中设置氧气压力在5毫托～50托，温度在室温～900℃，激光能量为1～10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10～80厘米。具体的，溅射前，先进行预溅射，去除靶的表层物质确保在正式溅射时的均匀性；溅射时，先溅射催化金属靶，然后再溅射锡或氧化锡靶；溅射完毕后，在氮气中进行冷却到室温取出。所述的清洁溶剂为丙酮、酒精、异丙醇。所述的催化金属靶为金、银、铂、钯金属制成。根据设定不同的实验条件和参数，氧化锡纳米线直径可控制在50到100纳米之间，长度可以控制在800纳米以上。脉冲激光沉积法一般多用于制备薄膜或者厚膜材料，极少用于制备其他结构的功能氧化物。本专利技术提供的利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，采用脉冲激光沉积法来制备一维纳米结构氧化锡，由于该方法应用的激光是清洁的，而且只对待蒸镀的材料表面施加热量，这就使来自加热源和支撑物等的污染减小到最低水平；蒸发速率高，且过程容易控制，制备的一维纳米氧化锡不仅长度宽度形貌均匀，而且不会发生组分偏离现象。附图说明图1是本专利技术实施例的电子显微镜观测成品样貌图。具体实施方式结合实施例说明本专利技术的具体实施方式。实施例1使用直径为1英寸，厚度为0.25英寸，纯度为99.99％的氧化锡靶，单晶硅作为衬底。衬底由超声波清洗器完成，在丙酮清洁溶剂中各清洗20分钟，之后用去离子水冲洗，最后用氮气干燥。放入真空腔室内，真空腔的初始压力为2×10-6托。在正式溅射之前，先进行预溅射，去除靶的表层物质。先溅射5纳米厚度的金制的金属钯，随后溅射1微米的氧化锡。溅射过程中设置氧气压力为100毫托，温度为300摄氏度，激光能量为2毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为60厘米。溅射完毕后，在氮气中进行冷却，每分钟下降6摄氏度，直至室温左右时，方可取出。经扫描电子显微镜观测成品样貌如图1所示所示，即氧化锡纳米线直径约为80纳米，长度约为1微米。实施例2使用直径为1英寸，厚度为0.25英寸，纯度为99.99％的锡靶，单晶硅作为衬底。衬底由超声波清洗器完成，在酒精清洁溶剂中各清洗20分钟，之后用去离子水冲洗，最后用氮气干燥。放入真空腔室内，真空腔的初始压力为2×10-6托。在正式溅射之前，先进行预溅射，去除靶的表层物质。先溅射5纳米厚度的银制的金属钯，随后溅射1微米的锡。溅射过程中设置氧气压力为5毫托，温度为900摄氏度，激光能量为1毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10厘米。溅射完毕后，在氮气中进行冷却，每分钟下降6摄氏度，直至室温左右时，方可取出。实施例3使用直径为1英寸，厚度为0.25英寸，纯度为99.99％的氧化锡靶，玻璃作为衬底。衬底由超声波清洗器完成，在异丙醇清洁溶剂中各清洗20分钟，之后用去离子水冲洗，最后用氮气干燥。放入真空腔室内，真空腔的初始压力为2×10-6托。在正式溅射之前，先进行预溅射，去除靶的表层物质。先溅射5纳米厚度的铂制的金属钯，随后溅射1微米的氧化锡。溅射过程中设置氧气压力为50托，温度为室温，通常默认为25摄氏度，激光能量为10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为80厘米。溅射完毕后，在氮气中进行冷却，每分钟下降6摄氏度，直至室温左右时，方可取出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，其特征在于：包括以下步骤：用纯度为99.99％的锡或氧化锡，制成直径1英寸、厚度0.25英寸的靶；用单晶或玻璃作为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干燥；靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2×10‑6托，溅射过程中设置氧气压力在5毫托～50托，温度在室温～900℃，激光能量为1～10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10～80厘米。

【技术特征摘要】
1.利用薄膜沉积制备纳米柱形结构氧化锡的方法，其特征在于：包括以下步骤：
用纯度为99.99％的锡或氧化锡，制成直径1英寸、厚度0.25英寸的靶；用单晶或玻璃作
为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干
燥；
靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2×10-6托，溅射
过程中设置氧气压力在5毫托～50托，温度在室温～900℃，激光能量为1～10毫焦每平方厘米，
靶到衬底距离为10～80厘米。
2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王烨，
申请(专利权)人：王烨，
类型：发明
国别省市：天津;12