专利名称：氧化铟纳米结构半导体材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铟纳米结构半导体材料及其制备方法，尤其涉及一种利用热 蒸发的方法制备的氧化铟纳米结构半导体材料。
背景技术：
氧化铟(In2O3)是一种非常重要的透明半导体，在过去的几十年里，人们对它进行 了广泛的研究。M2O3在室温下的直接带隙为3. 6eV左右，因此现在被广泛应用于光电领域， 太阳能电池和气体传感器。由于具有相对低的电子势，N掺杂的方便性(例如，锡掺杂的氧 化铟ΙΤ0)，高的化学惰性和高的阻抗，因此是一种颇有前景的场发射材料。目前，人们已经利用多种方法已经制备出了多种多样的M2O3纳米结构，例如纳米 线，纳米棒，纳米带，纳米管，填充有^的纳米管，纳米颗粒，纳米链，纳米塔等等。人们开发 了多种^2O3的制备方法，如真空热蒸镀法、溅射法、化学气相沉积法、激光剥蚀法、原子层 取向生成法、溶胶-凝胶法等。但是能应用于大规模生产的方法很少，且反应条件苛刻，生 产成本高昂。
发明内容
本发明的目的之一是在于提供一种氧化铟纳米结构半导体材料及其制备方法，以 克服现有技术存在的缺陷，满足工业化生产的需要。本发明所述的氧化铟纳米结构半导体材料，为一种带节点的棱柱构成的具有宏观 长结构的半导体材料，所述半导体材料为^2O3纳米结构晶体；所述宏观长结构的长度为3 6cm，宽度为1 2cm ；所述棱柱直径为5 8 μ m，长度为20 200 μ m,节点直径为6 10 μ m，并具有纳 米级的尖端；换一句话说，所述宏观长结构是由无数个棱柱状纳米结构组成的，S卩，从宏观长结 构上取微量的材料，放到电子显微镜下观测的结果为棱柱状纳米结构。制备所述的半导体材料的方法，包括如下步骤将铟粒和铜粉按重量比1 1 1 3的比例混合，然后在氩气气氛中，800 950°C反应2 4小时，自然降温至室温，后即获得所述氧化铟纳米结构半导体材料。优选的，所述反应是在通入氩气的管式炉中进行的，气压为常压。本发明的方法，生产操作条件简单，成本低，重复性高，适用于大规模工业生产，且 生成的In2O3棱柱状带节点的纳米结构具有棱柱状结构及节点，棱柱的尖端和节点的尖端 具有纳米级的尺度，其独特的构造，使得它可用于高效的场发射材料，且该材料具有宏观的 长结构，便于工业上的后续应用操作。该宏观长结构在国际上尚未见报道，具有独创性。
图1是棱柱状带节点纳米结构的X射线衍射图。
图2是棱柱状带节点纳米结构的宏观长结构的光学照片图。图3是大量带节点的棱柱状纳米结构的SEM图。图4是棱柱状带节点纳米结构的SEM图。
具体实施例方式实施例1配置反应物将铟粒与铜粉按1 1的重量比混合，置于石英舟中，将装有配置好 的反应物的石英舟放入管式炉中，通入氩气，在900°C下反应2. 5小时，自然降温至室温后 即可制得所需材料。宏观长结构的长度为6cm，宽度为2cm ；棱柱直径为8 μ m,长度为200 μ m,节点直径为10 μ m,并具有纳米级的尖端；棱柱状带节点纳米结构的X射线衍射图见图1，棱柱状带节点纳米结构的宏观长 结构的光学照片图见图2，带节点的棱柱状纳米结构的SEM图见图3，棱柱状带节点纳米结 构的SEM图见图4。实施例2配置反应物将铟粒与铜粉按1 2的重量比混合，置于石英舟中，将装有配置好 的反应物的石英舟放入管式炉中，通入氩气，在850°C下反应3小时，自然降温至室温后即 可制得所需材料。所述宏观长结构的长度为3cm，宽度为Icm ；棱柱直径为5 μ m，长度为20 μ m，节点直径为6 μ m，并具有纳米级的尖端；X射线衍射图、光学照片图、SEM图和棱柱状带节点纳米结构的SEM图基本与实施 例1相同。实施例3配置反应物将铟粒与铜粉按1 3的重量比混合，置于石英舟中，将装有配置好 的反应物的石英舟放入管式炉中，通入氩气，在800°C下反应4小时，自然降温至室温后即 可制得所需材料。所述宏观长结构的长度为5cm，宽度为2cm ；棱柱直径为6 μ m,长度为100 μ m,节点直径为8 μ m,并具有纳米级的尖端；X射线衍射图、光学照片图、SEM图和棱柱状带节点纳米结构的SEM图基本与实施 例1相同。
权利要求
1.氧化铟纳米结构半导体材料，其特征在于，为一种带节点的棱柱构成的具有宏观长 结构的半导体材料，所述半导体材料为^2O3纳米结构晶体。
2.根据权利要求1所述的氧化铟纳米结构半导体材料，其特征在于，所述宏观长结构 的长度为3 6cm，宽度为1 2cm。
3.根据权利要求1或2所述的氧化铟纳米结构半导体材料，其特征在于，所述棱柱直径 为5 8 μ m，长度为20 200 μ m,节点直径为6 10 μ m，并具有纳米级的尖端。
4.制备权利要求1、2或3所述的半导体材料的方法，其特征在于，包括如下步骤将铟 粒和铜粉按重量比1 1 1 3的比例混合，然后在氩气气氛中，反应，降温，即获得所述 氧化铟纳米结构半导体材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，800 950°C反应2 4小时，自然降温至 室温。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述反应是在通入氩气的管式炉中进 行的，气压为常压。
全文摘要
本发明提供了一种氧化铟纳米结构半导体材料及其制备方法，所述半导体材料为一种带节点的棱柱构成的具有宏观长结构的半导体材料，所述半导体材料为In2O3纳米结构晶体。本发明生产操作条件简单，成本低，重复性高，适用于大规模工业生产，且生成的In2O3棱柱状带节点的纳米结构具有棱柱状结构及节点，棱柱的尖端和节点的尖端具有纳米级的尺度，其独特的构造，使得它可用于高效的场发射材料，且该材料具有宏观的长结构，便于工业上的后续应用操作。该宏观长结构在国际上尚未见报道，具有独创性。
文档编号C01G15/00GK102126744SQ20101002294
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者朱自强, 李立珺, 汪阳, 郁可 申请人:华东师范大学