O纳米棒的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种通过恪盐模板法制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法。
【背景技术】
[0002]氧化锌(ZnO)基材料是一种直接带隙材料，其在可见光区域基本透明，但是在紫外光谱区会有强烈吸收，对制造出具有高信噪比的紫外光电探测器具有重要意义。Mg2+掺杂ZnO可以调节其能带，且该材料无毒、资源丰富；此外，由于ZnO制备简单，而且有匹配的基片，从而使制备尚效率尚性能的Zn1 xMgx0紫外光电器件成为可能。
[0003]Zn1 xMgx0同时具有ZnO和MgO的良好化学性能稳定性，其性能取决于ZnO和MgO的基本性能，锌离子半径(Zn2+= 0.060nm)和镁离子半径(Mg2+= 0.057nm)十分相近，锌离子和镁离子可以在各自晶格中相互取代形成Zn1 xMgx0替代式合金。在保持ZnO原有的六方纤锌矿结构不变的前提下，Zn1 xMgx0合金材料在理论上可以实现ZnO的禁带宽度变宽，而MgO的禁带宽度为7.9eV，所以可以通过改变Mg的掺入量，使Zn1 xMgx0材料的禁带宽度在
3.3eV?7.9eV上实现连续可调，但是由于受到MgO在ZnO中固溶度的限制，保持单一六方相的Zn1 xMgx0的带隙范围还有待进一步进行研究。
[0004]在常压条件下，要保持氧化锌的六方纤锌矿结构不改变，通过计算可以得到MgO在ZnO中的热力学固溶极限将会低于4at %。但是，如果在偏离热力学平衡的情况下，MgO-ZnO体系的固溶度将会得到提高，并且偏离热力学平衡状态的程度越大，MgO固溶于ZnO体系中越高。所以，可以使用非平衡制备技术来制备出突破固溶度极限的Zn1 xMgx0M料。目前，国内外比较常用的技术方法有脉冲激光沉积法(PLD)、金属有机物化学气相沉积法(M0CVD或者M0VPE)、分子束外延法(MBE)、磁控溅射法(MS)、热蒸发法、溶胶凝胶法(Sol-gel)、熔盐法等。各种方法都有其自身的优点和缺点，而根据不同的用途可以采用不同的方法来制备Zn1 xMgx0材料。脉冲激光沉积法适合用来制备具有多组分的复杂薄膜，容易制备出异质结或者各种不同的多层膜；而MOCVD法生长薄膜质量最好，但是成本较高；分子束外延法需要超高真空环境，不适合大面积成膜；磁控溅射法是一种比较成熟的制膜方法，但是难以找出匹配的靶材。热蒸发法相对来说成本较低，操作简单，但是难以控制材料的成分的化学计量比。恪盐法(Molten-salt Growth Method)是将溶质或反应物加入一种或多种低熔点的盐中，在较高温度下，低熔点的盐会发生熔融，溶质或者反应物会加速溶解进而完成合成反应的过程。该方法采用低熔点的盐类为介质，在高温下低熔点的盐类会发生熔融转变成液相，溶质或者反应物在其中有一定的溶解度，加速了原子的扩散速率，使原子之间接触更加充分，实现原子尺度混合。该方法相对于一般的固相反应具有操作工艺简单，成本低，合成温度低，保温时间短，原料简单，合成的粉体晶体形貌好，化学成分均匀，纯度高等优点；另外，反应后的盐介质容易除去，还可以重复利用，可以实现规模化生产。目前，还没有通过熔盐法制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法。
[0005]同时，为了实现Zn1 xMgx0材料在紫外探测器上的应用，Zn1 xMgx0材料要具有较宽的禁带宽度和导电性能。而Zn1 xMgxO材料的禁带宽度可以通过控制Mg2+掺杂来实现展宽，从而可以覆盖紫外光范围。而Zn1 xMgxO材料的导电性能取决于材料的载流子浓度和载流子迀移率两个因素。获得高的载流子迀移率要求材料具有理想的微观组织结构。因此，应当尽可能地减少材料的载流子迀移时的散射中心与电子陷讲，需要Zn1 xMgxO纳米棒具有适当的晶粒大小、结晶度好、致密均匀的微观组织结构，并且具有高的c轴择优取向性，即ZnO晶粒的〈002〉晶面垂直于基片成柱状生长。c轴取向性越尚，意味结晶度尚。结晶完好，意味着晶粒内部的缺陷越少、晶界数越少，从而有利于载流子迀移。然而，目前，也并没有一种能够容易地制备c轴取向性高，结晶完好的Zn1 xMgx0纳米棒的制备方法。
【发明内容】
[0006]本发明针对目前并没有一种能够容易地制备c轴取向性高，结晶完好的Zn1 xMgx0纳米棒的制备方法的问题，提供了一种通过熔盐模板法制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法。
[0007]本发明提供了一种制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法，包括以下步骤:
[0008]步骤S1、将ZnO纳米棒和草酸加入到Mg2+溶液中，得到pH值小于6的混合液；然后向该混合液中加入氨水，以得到沉淀；然后将该沉淀烘干，以得到前驱体；
[0009]步骤S2、将所述前驱体与熔盐混合，并一起在高于熔盐熔融温度的加热温度下加热，然后冷却、洗涤，从而得到Zn1 xMgx0纳米棒。
[0010]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，所述熔盐为NaCl和KCl的复合盐、NaCl盐和KCl盐中任意一种。
[0011]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，所述加热温度处于800°C -900°C之间。
[0012]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，所述ZnO纳米棒与所述Mg2+溶液中的Mg2+的摩尔比处于1-4之间。
[0013]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，在向混合液中加入氨水之前，通过超声波分散和/或搅拌所述混合液。
[0014]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，氨水通过滴加或注射方式加入到混合液中，使其PH处于6-7之间。
[0015]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，所述ZnO纳米棒通过气相沉积法或水热法制备得到。
[0016]本发明上述的制备Zn1 xMgx0纳米棒的方法中，所述Mg2+溶液为Mg(N0 3)2溶液或MgC I2溶液。
[0017]本发明通过采用熔盐法能够实现Zn1 xMgx0纳米棒结晶完好，还通过采用在ZnO纳米棒包裹一层草酸镁使得Zn1 xMgx0纳米棒的c轴取向性高，本发明工艺容易控制，操作性强。
【附图说明】
[0018]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0019]图1为本发明的产物A、产物B、产物C以及产物D的XRD图谱；
[0020]图2为本发明的以0.01mol/L的Zn (NO3) 2.6H20，95°C的水热温度下保温4h制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0021]图3为本发明的以0.02mol/L的Zn(NO3)2.6H20，95°C的水热温度下保温4h制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0022]图4为本发明的以0.04mol/L的Zn (NO3) 2.6H20，95°C的水热温度下保温4h制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0023]图5为本发明的以0.05mol/L的Zn (NO3) 2.6H20，95°C的水热温度下保温4h制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0024]图6为本发明的在Zn (NO3)2.6Η20的浓度为0.05mol/L, 80°C的水热温度下制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0025]图7为本发明的在Zn (NO3)2.6Η20的浓度为0.05mol/L, 85°C的水热温度下制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0026]图8为本发明的在Zn (NO3)2.6Η20的浓度为0.05mol/L, 95°C的水热温度下制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0027]图9为本发明的在Zn(NO3)2.6H20的浓度为0.05mol/L, 120°C的水热温度下制备得到的ZnO纳米棒的SEM图片；
[0028]图10为本发明的第一试样a、第二试样b、第三试样C、第四试样d、第五试样e以及ZnO纳米棒的XRD图谱；
[0029]图11为本发明的第一试样a、第二试样b、第三试样C、第四试样d、第五试样e以及ZnO纳米棒在2 Θ为33.5。-35.0°的XRD图谱；
[0030]图12为本发明的第六试样f、第七试样g、第八试样h以及第九试样i以及ZnO纳米棒的XRD图谱；
[0031]图13为本发明的第六试样f、