專利名稱：溶劑熱分解法制備單晶鍺納米線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料制備，特別是涉及一種溶劑熱分解法制備單晶鍺納米 線的方法。
技術(shù)背景納米科學(xué)與納米技術(shù)是當(dāng)前最有活力的研究領(lǐng)域之一，而一維半導(dǎo)體納米材 料由于具有很特殊的電學(xué)及光學(xué)的尺寸依賴性以及在現(xiàn)代電子工業(yè)中的潛在應(yīng) 用已經(jīng)引起了科學(xué)家們的越來越多的關(guān)注，對一維半導(dǎo)體納米材料如納米線、納米棒、納米管以及納米帶的制備及表征研究已經(jīng)廣泛地開展起來。鍺是iv族中一種非常重要的半導(dǎo)體元素，由于具有較高的載流子遷移率而被認(rèn)為是制備 高速電子器件的理想材料，同時鍺在尺寸為納米量級時具有很獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)， 這被認(rèn)為是在光子晶體領(lǐng)域具有很廣泛的應(yīng)用。對于鍺納米線的制備方法，文獻(xiàn)上已有很多報(bào)導(dǎo)，如激光燒蝕、氣相轉(zhuǎn)變、低溫CVD以及超臨界流體一液相 —固相合成法等。在這些合成方法中采用的最廣泛的生長機(jī)理就是VLS機(jī)理。 這些方法的缺點(diǎn)是制備過程復(fù)雜，成本高，制備工藝要求苛刻。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供簡便、低成本的一種溶劑熱分解法制備單晶鍺納米線 的方法。通過改變先驅(qū)體TOG的加入量可以達(dá)到控制納米線線徑的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是其具體的步驟如下 1、 一種溶劑熱分解法制備單晶鍺納米線的方法，其特征在于該方法的步驟 如下一、 材料配比濃度為99.99%的無水四氯化鍺GeCU; 濃度為97%的油胺； 濃度為99%的三辛胺； 以上試劑均沒有經(jīng)過純化處理；二、 制備過程1) 無水GeCU與油胺以摩爾比1:4 6反應(yīng)制備得到淡黃色先驅(qū)體油胺鍺 TOG;2) 將三辛胺置于容器中，在惰性氣體保護(hù)下加熱至200°C; 3)取9"0" 2.7"(^摩爾的先驅(qū)體TOG放入上述容器中，在200。C下，以 rC/min的速度加熱至360。C，并在360°C中保溫回流4 8h，反應(yīng)后的混合物經(jīng) 過10000r/min離心機(jī)離心20min，得到的褐色產(chǎn)物用乙醇分散洗漆后再次離心， 重復(fù)2 3次后得到的固體在常溫下干燥成固體粉末。 本發(fā)明具有的有益效果是1) 該制備方法簡單，成本低，條件相對不那么苛刻；2) 該制備方法得到的鍺納米線線徑可控、分布均勻；3) 該制備方法未釆用金屬粒子作為催化劑，因此沒有引入雜質(zhì)。 這種制備線徑可控的納米鍺納米線的方法對于研究納米材料性能與納米材料尺 寸關(guān)系具有重大的意義，同時在半導(dǎo)體器件、光學(xué)器件的設(shè)計(jì)制造中具有重要 的實(shí)用前景。


圖1.在8ml溶劑(三辛胺)中加入不同量的先驅(qū)體TOG制備得到的鍺納 米線的TEM照片，XRD圖。圖2.是圖l(a)中鍺納米線的形貌及表征。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將GeCl4與油胺以1:4反應(yīng)得到淡黃色先驅(qū)體油胺鍺TOG : [(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)4Ge]4+.(Cr)4;同時取8ml三辛胺加入三口燒瓶 并加熱至20(TC，此時取TOG9"0^mol加入燒瓶，并以TC/min的速度升溫至 360°C，反應(yīng)4h，反應(yīng)后溶液在10000r/min離心速率下離心20min。得到的固體 用20ml乙醇分散并經(jīng)過超聲洗滌處理，再次離心，重復(fù)2次，產(chǎn)物常溫干燥。 產(chǎn)物的透射電鏡照片參見圖l(a) ， TOG為9*10—4mol，線徑20nm。圖2是圖 l(a)中鍺納米線的形貌及表征(a)鍺納米線的SEM照片；(b)單根鍺納米線的高分辨TEM照片，插圖 為對應(yīng)的FFT轉(zhuǎn)化照片；(c)線徑20nm的一根鍺納米線；(d)線徑20nrn的一 根鍺納米線的端部照片。實(shí)施例2將GeCU與油胺以1:5反應(yīng)得到淡黃色先驅(qū)體油胺鍺TOG: [(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)4Ge]4+'(Cr)4;同時取8ml三辛胺加入三口燒瓶 并加熱至20(TC，此時取TOG1.8n0^mol加入燒瓶，并以l°C/min的速度升溫
至360。C，反應(yīng)4h，反應(yīng)后溶液在10000r/min離心速率下離心20min。得到的 固體用20ml乙醇分散并經(jīng)過超聲洗漆處理，再次離心，重復(fù)2次，產(chǎn)物常溫。 產(chǎn)物的透射電鏡照片參見圖l(b)， TOG為1.8*10—4mol，線徑47nm。實(shí)施例3將GeCl4與油胺以1:6反應(yīng)得到淡黃色先驅(qū)體油胺鍺TOG: [(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)4Ge]4+'(Cr)4;同時取8ml三辛胺加入三口燒瓶 并加熱至200。C，此時取TOG2.7n0^mol加入燒瓶，并以l°C/min的速度升溫 至360。C，反應(yīng)4h，反應(yīng)后溶液在10000r/min離心速率下離心20min。得到的 固體用20ml乙醇分散并經(jīng)過超聲洗滌處理，再次離心，重復(fù)2次，產(chǎn)物常溫干 燥。產(chǎn)物的透射電鏡照片參見圖l(c)， TOG為2.7* 10—Vol,線徑115nm。圖l (d)對應(yīng)于上述三個實(shí)施例樣品的XRD圖。
權(quán)利要求
1、一種溶劑熱分解法制備單晶鍺納米線的方法，其特征在于該方法的步驟如下一、材料配比濃度為99.99％的無水四氯化鍺GeCl4；濃度為97％的油胺；濃度為99％的三辛胺；以上試劑均沒有經(jīng)過純化處理；二、制備過程1)無水GeCl4與油胺以摩爾比1∶4～6反應(yīng)制備得到淡黃色先驅(qū)體油胺鍺TOG；2)將三辛胺置于容器中，在惰性氣體保護(hù)下加熱至200℃；3)取9*10-4～2.7*10-3摩爾的先驅(qū)體TOG放入上述容器中，在200℃下，以1℃/min的速度加熱至360℃，并在360℃中保溫回流4～8h。反應(yīng)后的混合物經(jīng)過10000r/min離心機(jī)離心20min，得到的褐色產(chǎn)物用乙醇分散洗滌后再次離心，重復(fù)2～3次后得到的固體在常溫下干燥成固體粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溶劑熱分解法制備單晶鍺納米線的方法。采用三辛胺作為高沸點(diǎn)溶劑，高溫分解有機(jī)鍺先驅(qū)體，制備出了長度在微米級、單一生長方向的鍺納米線，線徑在20-120nm之間可控。比較了不同反應(yīng)時間、不同先驅(qū)體濃度對制備鍺納米線的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)了制備不同線徑納米線的方法。這種制備方法簡單，可控性好。制備得到的鍺納米線在半導(dǎo)體器件、光學(xué)器件的設(shè)計(jì)制造中具有重要的實(shí)用前景。
文檔編號C30B29/08GK101158050SQ200710070240
公開日2008年4月9日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者吳海平, 岑 王, 葛明圓, 蔣建中, 許曉斌 申請人:浙江大學(xué)