一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法技术

本申请提供一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法，通过该方法可制备出性能优异的铟镓氧化物纳米线，可作为日盲波段探测器的材料。该制备方法使用金属Ga和金属In作为反应原料通过化学气相沉积法制备铟镓氧化物纳米材料，降低了反应所需温度，因而降低了制造成本，且制备出的铟镓氧化物纳米材料表面光滑，粗细均匀，且本申请的制备方法简单，可重复性强。可重复性强。可重复性强。

【技术实现步骤摘要】
一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法


[0001]本申请涉及纳米半导体材料
，特别涉及一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法。

技术介绍

[0002]日盲紫外线(UV)光电探测器在军事和民用监视等领域有着广泛且不断增长的应用，例如导弹跟踪、安全通信、火灾探测、臭氧空洞监测、化学/生物分析和电晕探测等。原则上，光电探测器以三种基本模式工作：光电导探测器、光电二极管pn结和肖特基势垒探测器。大量材料已应用于紫外光电探测器，例如，宽禁带半导体，如ZnMgO、GaN和AlGaN已开发用于紫外光电探测器。然而，基于这些材料的紫外光电探测器的应用受限于其严格的生长条件、低结晶质量、低响应度和低外量子效率(EQE)。因此，寻找对紫外线非常敏感的替代材料非常重要。
[0003]作为一种特殊设计的材料，包含一种材料、两种或多种不同材料的不同相的混合相材料具有令人意想不到的优异的光电、催化、磁性、铁电及磁电性能。因此，研究混合材料是开发和扩展材料性能的重要研究方向之一。氧化镓是超宽带隙半导体材料之一，与窄带隙和普通宽带隙半导体材料相比，氧化镓具有特别宽的带隙(～4.9eV)、高击穿场强、低能量损耗、高热稳定性和化学稳定性，是很好的稀土掺杂基体。近年来，氧化镓因其在日盲探测、功率器件的巨大的优势而成为研究的热点。在此基础上探索掺铟氧化镓材料的制备，实现能带结构的调控，进而优化其光电探测性能，提高器件工作特性具有重要意义。铟镓氧纳米线是一种制备日盲波段探测器的优选材料，现有专利提出了一种(In
x
Ga1‑
x<br/>)2O3宽禁带半导体材料的制备方法，该制备方法采用氧化镓、氧化铟粉末作为原料，但氧化铟粉末有毒，具有刺激性，且使用金属氧化物作为反应原料需要更高的反应温度，对产物的性能有较大影响，而且高反应温度也会增加成本。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提出一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法。
[0005]本申请提供一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法，将单质铟和单质镓混合后与含有氧气的气体在衬底上进行化学气相沉积，制得铟镓氧化物纳米材料。
[0006]在一实施例中，所述单质铟和所述单质镓混合后放置于一容器内，加热至混合均匀，所述衬底置于所述容器内距离混合后的反应原料1cm处。
[0007]在一实施例中，所述衬底为硅衬底，所述硅衬底上镀有金膜，所述金膜作为催化剂。
[0008]在一实施例中，所述金膜的厚度为10～15nm。
[0009]在一实施例中，将所述容器置于管式炉内并封闭，进行抽真空并用氩气洗气，所述管式炉升温，达到反应温度后通入氩氧混合气体，反应结束后自然冷却，即可得到铟镓氧化物纳米材料。
[0010]在一实施例中，所述容器放置在所述管式炉的单温区内正中心位置，反应原料位于气流方向上游，所述衬底位于气流方向下游。
[0011]在一实施例中，所述管式炉抽真空使得真空度达到10
‑3KPa数量级；洗气阶段以50sccm为间隔通入氩气，依次增加到500sccm，电子阀置清洗档位保持5min，5min后关闭氩气，再次抽真空，保持5min，以上洗气步骤重复三次。
[0012]在一实施例中，所述管式炉升温按照20℃/min升温速率升至1000℃，升温过程中通入100sccm氩气保护，并在1000℃下保温20min。
[0013]在一实施例中，所述氩氧混合气体中氧气的体积占比为18％。
[0014]在一实施例中，所述铟镓氧化物纳米材料的化学通式为(In
x
Ga1‑
x
)2O3，其中，0.11＜X＜0.33。
[0015]综上所述，本申请提供一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法，通过该方法可制备出性能优异的铟镓氧化物纳米线，可作为日盲波段探测器的材料。该制备方法使用金属Ga和金属In作为反应原料通过化学气相沉积法制备铟镓氧化物纳米材料，降低了反应所需温度，因而降低了制造成本。且制备出的铟镓氧化物纳米材料表面光滑，粗细均匀，且本申请的制备方法简单，可重复性强。
附图说明
[0016]图1为本申请实施例1制得的铟镓氧化物纳米材料的SEM图。
[0017]图2为本申请实施例1制得的铟镓氧化物纳米材料的能谱图。
[0018]图3为图2中铟镓氧化物纳米材料的镓元素的能谱图。
[0019]图4为图2中铟镓氧化物纳米材料的铟元素的能谱图。
[0020]图5为图2中铟镓氧化物纳米材料的氧元素的能谱图。
具体实施方式
[0021]以下结合具体实施例和附图来进一步说明本申请，但实施例并不对本申请做任何形式的限定。实施例在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本申请的保护范围不限于下述的实施例。
[0022]本申请提供一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法，将单质铟和单质镓混合后与含有氧气的气体在衬底上进行化学气相沉积，制得铟镓氧化物纳米材料。采用单质铟和单质镓作为反应原料可以降低反应所需温度，进而降低制造成本。其中，单质镓的纯度为99.999％，单质铟的纯度为99.99％。
[0023]上述气体还包括氩气，也即，气体为氩氧混合气体。其中，氧气为反应所需的原料气体，氩气作为保护气体。应当理解的是，在另一些实施例中，上述气体也可以为氧气与其它具有保护功能气体的混合气体，保护气体可以为一种，也可以为多种，本申请不对此限定。
[0024]其中，铟镓氧化物纳米材料例如为纳米线。铟镓氧化物纳米材料的化学通式为(In
x
Ga1‑
x
)2O3，其中，0.11＜X＜0.33。
[0025]进一步地，单质铟和单质镓混合后放置于一容器内，加热至混合均匀，衬底置于容器内距离混合后的反应原料1cm处。优选地，容器选用石英舟。将单质铟和单质镓放置于石
英舟内后，在加热台上于80℃静置加热10min，混合均匀。
[0026]本申请中，衬底优选为硅衬底，并在硅衬底上，例如硅衬底的生长面上镀设金膜，金膜作为反应体系的催化剂，可降低反应所需的吸附能，使反应源蒸汽更容易附着在衬底上生长。
[0027]优选地，金膜的厚度为10～15nm。
[0028]进一步地，将石英舟置于一管式炉内并封闭，进行抽真空并用氩气洗气，管式炉升温，达到反应温度后通入氩氧混合气体，反应结束后自然冷却，即可得到铟镓氧化物纳米材料。
[0029]优选地，石英舟放置在管式炉的单温区内正中心位置，反应原料位于石英舟内气流方向上游，镀有金膜的硅衬底位于石英舟内气流方向下游，且二者相距1cm。
[0030]优选地，氩氧混合气体中氧气的体积占比为18％。
[0031]进一步地，管式炉抽真空要求真空度达到10
‑3KPa数量级；洗气阶段以50sccm为间隔通入氩气，依次增加到500sccm，电子阀置清洗档位保持5min，5min后关闭氩气，再次抽真空，保持5min，以上洗气步骤重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铟镓氧化物纳米材料的制备方法，其特征在于，将单质铟和单质镓混合后与含有氧气的气体在衬底上进行化学气相沉积，制得铟镓氧化物纳米材料。2.如权利要求1所述的铟镓氧化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述单质铟和所述单质镓混合后放置于一容器内，加热至混合均匀，所述衬底置于所述容器内距离混合后的反应原料1cm处。3.如权利要求2所述的铟镓氧化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底，所述硅衬底上镀有金膜，所述金膜作为催化剂。4.如权利要求3所述的铟镓氧化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述金膜的厚度为10～15nm。5.如权利要求2所述的铟镓氧化物纳米材料的制备方法，其特征在于，将所述容器置于管式炉内并封闭，进行抽真空并用氩气洗气，所述管式炉升温，达到反应温度后通入氩氧混合气体，反应结束后自然冷却，即可得到铟镓氧化物纳米材料。6.如权利要求5所述的铟镓氧化物纳米材料的制备方法，其特征在于，所述容器放置在所述管式炉的单温区内正中心位置，反应原料位于气流方向上游...

【专利技术属性】
技术研发人员：张法碧，吴阳，周娟，李海鸥，孙堂友，陈永和，刘兴鹏，李琦，王阳培华，廖清，陈赞辉，首美花，彭英，傅涛，肖功利，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：