专利名称：溶剂热分解法制备单晶锗纳米线的方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料制备，特别是涉及一种溶剂热分解法制备单晶锗纳米 线的方法。
技术背景纳米科学与纳米技术是当前最有活力的研究领域之一，而一维半导体纳米材 料由于具有很特殊的电学及光学的尺寸依赖性以及在现代电子工业中的潜在应 用已经引起了科学家们的越来越多的关注，对一维半导体纳米材料如纳米线、纳米棒、纳米管以及纳米带的制备及表征研究已经广泛地开展起来。锗是iv族中一种非常重要的半导体元素，由于具有较高的载流子迁移率而被认为是制备 高速电子器件的理想材料，同时锗在尺寸为纳米量级时具有很独特的光学性质， 这被认为是在光子晶体领域具有很广泛的应用。对于锗纳米线的制备方法，文献上已有很多报导，如激光烧蚀、气相转变、低温CVD以及超临界流体一液相 —固相合成法等。在这些合成方法中采用的最广泛的生长机理就是VLS机理。 这些方法的缺点是制备过程复杂，成本高，制备工艺要求苛刻。 发明内容本发明的目的是提供简便、低成本的一种溶剂热分解法制备单晶锗纳米线 的方法。通过改变先驱体TOG的加入量可以达到控制纳米线线径的目的。本发明采用的技术方案是其具体的步骤如下 1、 一种溶剂热分解法制备单晶锗纳米线的方法，其特征在于该方法的步骤 如下一、 材料配比浓度为99.99%的无水四氯化锗GeCU; 浓度为97%的油胺； 浓度为99%的三辛胺； 以上试剂均没有经过纯化处理；二、 制备过程1) 无水GeCU与油胺以摩尔比1:4 6反应制备得到淡黄色先驱体油胺锗 TOG;2) 将三辛胺置于容器中，在惰性气体保护下加热至200°C; 3)取9"0" 2.7"(^摩尔的先驱体TOG放入上述容器中，在200。C下，以 rC/min的速度加热至360。C，并在360°C中保温回流4 8h，反应后的混合物经 过10000r/min离心机离心20min，得到的褐色产物用乙醇分散洗漆后再次离心， 重复2 3次后得到的固体在常温下干燥成固体粉末。 本发明具有的有益效果是1) 该制备方法简单，成本低，条件相对不那么苛刻；2) 该制备方法得到的锗纳米线线径可控、分布均匀；3) 该制备方法未釆用金属粒子作为催化剂，因此没有引入杂质。 这种制备线径可控的纳米锗纳米线的方法对于研究纳米材料性能与纳米材料尺 寸关系具有重大的意义，同时在半导体器件、光学器件的设计制造中具有重要 的实用前景。
图1.在8ml溶剂(三辛胺)中加入不同量的先驱体TOG制备得到的锗纳 米线的TEM照片，XRD图。图2.是图l(a)中锗纳米线的形貌及表征。
具体实施方式
实施例1将GeCl4与油胺以1:4反应得到淡黄色先驱体油胺锗TOG : [(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)4Ge]4+.(Cr)4;同时取8ml三辛胺加入三口烧瓶 并加热至20(TC，此时取TOG9"0^mol加入烧瓶，并以TC/min的速度升温至 360°C，反应4h，反应后溶液在10000r/min离心速率下离心20min。得到的固体 用20ml乙醇分散并经过超声洗涤处理，再次离心，重复2次，产物常温干燥。 产物的透射电镜照片参见图l(a) ， TOG为9*10—4mol，线径20nm。图2是图 l(a)中锗纳米线的形貌及表征(a)锗纳米线的SEM照片；(b)单根锗纳米线的高分辨TEM照片，插图 为对应的FFT转化照片；(c)线径20nm的一根锗纳米线；(d)线径20nrn的一 根锗纳米线的端部照片。实施例2将GeCU与油胺以1:5反应得到淡黄色先驱体油胺锗TOG: [(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)4Ge]4+'(Cr)4;同时取8ml三辛胺加入三口烧瓶 并加热至20(TC，此时取TOG1.8n0^mol加入烧瓶，并以l°C/min的速度升温
至360。C，反应4h，反应后溶液在10000r/min离心速率下离心20min。得到的 固体用20ml乙醇分散并经过超声洗漆处理，再次离心，重复2次，产物常温。 产物的透射电镜照片参见图l(b)， TOG为1.8*10—4mol，线径47nm。实施例3将GeCl4与油胺以1:6反应得到淡黄色先驱体油胺锗TOG: [(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)4Ge]4+'(Cr)4;同时取8ml三辛胺加入三口烧瓶 并加热至200。C，此时取TOG2.7n0^mol加入烧瓶，并以l°C/min的速度升温 至360。C，反应4h，反应后溶液在10000r/min离心速率下离心20min。得到的 固体用20ml乙醇分散并经过超声洗涤处理，再次离心，重复2次，产物常温干 燥。产物的透射电镜照片参见图l(c)， TOG为2.7* 10—Vol,线径115nm。图l (d)对应于上述三个实施例样品的XRD图。
权利要求
1、一种溶剂热分解法制备单晶锗纳米线的方法，其特征在于该方法的步骤如下一、材料配比浓度为99.99％的无水四氯化锗GeCl4；浓度为97％的油胺；浓度为99％的三辛胺；以上试剂均没有经过纯化处理；二、制备过程1)无水GeCl4与油胺以摩尔比1∶4～6反应制备得到淡黄色先驱体油胺锗TOG；2)将三辛胺置于容器中，在惰性气体保护下加热至200℃；3)取9*10-4～2.7*10-3摩尔的先驱体TOG放入上述容器中，在200℃下，以1℃/min的速度加热至360℃，并在360℃中保温回流4～8h。反应后的混合物经过10000r/min离心机离心20min，得到的褐色产物用乙醇分散洗涤后再次离心，重复2～3次后得到的固体在常温下干燥成固体粉末。
全文摘要
本发明公开了一种溶剂热分解法制备单晶锗纳米线的方法。采用三辛胺作为高沸点溶剂，高温分解有机锗先驱体，制备出了长度在微米级、单一生长方向的锗纳米线，线径在20-120nm之间可控。比较了不同反应时间、不同先驱体浓度对制备锗纳米线的影响，根据实验结果总结了制备不同线径纳米线的方法。这种制备方法简单，可控性好。制备得到的锗纳米线在半导体器件、光学器件的设计制造中具有重要的实用前景。
文档编号C30B29/08GK101158050SQ200710070240
公开日2008年4月9日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者吴海平, 岑 王, 葛明圆, 蒋建中, 许晓斌 申请人:浙江大学