CN101311365B - 一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法 - Google Patents
一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101311365B CN101311365B CN2008101031800A CN200810103180A CN101311365B CN 101311365 B CN101311365 B CN 101311365B CN 2008101031800 A CN2008101031800 A CN 2008101031800A CN 200810103180 A CN200810103180 A CN 200810103180A CN 101311365 B CN101311365 B CN 101311365B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stove
- zno
- adulteration
- room temperature
- evaporation source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法,属于半导体纳米材料制备技术领域,本发明采用气相沉积的方法在ZnO纳米线制备过程中进行原位掺杂,将ZnO、C和Fe粉作为蒸发源,硅片作为接收衬底,放置在刚玉舟上,且硅片处于蒸发源的正上方,与蒸发源的垂直距离为2~4mm。其后,一起放入管式炉中,在炉中通入300~350ml/min的氩气,5~8min后将氩气流量改为120~160ml/min;将管式炉加热到950~1050℃,炉子内压强维持在0.03~0.05MPa,保温140~160min后自然冷却至室温,得到大面积均匀分布的Fe掺杂ZnO纳米线。本发明解决了在ZnO纳米线中合理掺入磁性元素Fe的问题,获得的Fe掺杂ZnO纳米线具有室温铁磁性。本方法原料廉价,工艺简单,能耗低,产率高,对环境无污染,适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体纳米材料制备技术领域,涉及化学气相沉积生长Fe掺杂ZnO纳米线的一种制备技术。
背景技术
作为提供自旋载流子的源,磁性半导体材料的制备一直是半导体自旋电子学的最关键性环节,能否保持室温铁磁性是决定它是否具有实用性的关键因素。过渡族元素Fe掺杂ZnO被认为是最有希望成为高居里温度的半导体之一,引起了人们很大的研究兴趣。此外,基于ZnO制备的磁性半导体由于带隙宽,激子束缚能大,具有明显的磁光效应,在磁光器件方面也具有广泛的应用前景。随着纳米科技的飞速发展,Fe掺杂ZnO纳米结构吸引了诸多研究者的关注。目前,Palomino等采用溶胶-凝胶方法获得室温铁磁性的Fe掺杂ZnO纳米颗粒[A.Parra-Palomino,O.Perales-Perez,R.Singhal,M.Tomar,Jinwoo Hwang,P.M.Voyles,J.Appl.Phys.103(2008)07D121]。Seonghoon等采用低温水热合成方法制备出Fe掺杂ZnO纳米柱,发现Fe掺杂后提高了其光学性能[Seonghoon Baek,Jaejin Song,Sangwoo Lim,Physica B 399(2007)101].Xu等制备出铁磁性的Fe掺杂ZnO纳米带,但是其中含有Fe团簇[Xu C X,Sun X W,Dong Z L,Yu M B,Yong Z X and Chen J S,Appl.Phys.Lett.86(2005)173110-1]。目前获得高质量室温铁磁性的Fe掺杂ZnO纳米结构在技术上仍然比较困难。因而有必要寻求一种合适的方法获得高纯度的具有室温铁磁性的Fe掺杂ZnO纳米线,为自旋电子器件的实用化提供材料基础。本发明采用化学气相沉积的方法合成出高纯的Fe掺杂ZnO纳米线,而且具有室温铁磁性,不含任何杂质相。
发明内容
本发明采用气相沉积的方法在ZnO纳米线制备过程中进行原位掺杂,以解决在ZnO纳米线中合理掺入磁性元素Fe的问题,Fe掺杂后以置换Zn位置的方式形成固溶体。获得的Fe掺杂ZnO纳米线具有室温铁磁性。
本发明的目的在于提供一种简便的制备室温铁磁性Fe掺杂ZnO磁性半导体纳米线的方法,本发明是通过如下方案实现的:
1、将ZnO、C和Fe粉作为蒸发源均匀混合后放置在刚玉舟中。硅片作为接收衬底,放置在刚玉舟上,且硅片处于蒸发源的正上方,与蒸发源的垂直距离为2~4mm。
2、将放有硅片和蒸发源的刚玉舟放入管式炉中,在炉中通入300~350ml/min的氩气,5~8min后将氩气流量改为120~160ml/min。将管式炉加热到950~1050℃,炉子内压强维持在0.03~0.05MPa,保温140~160min后自然冷却至室温,得到大面积均匀分布的Fe掺杂ZnO纳米线。
本发明所述的Fe含量的取值范围为1~5at.%。Fe掺杂ZnO纳米线的直径为28~170nm,长度为10~35μm。
本发明的优点:
采用气相沉积的方法在ZnO纳米线中实现磁性元素Fe的原位掺杂,掺杂后并不产生夹杂相。获得的Fe掺杂ZnO纳米线为单晶,结晶质量非常高,而且具有室温铁磁性。
磁性元素Fe的掺杂含量可通过调整合成温度、环境压强和氩气流量来控制,而且通过调整磁性元素Fe的掺杂含量可以调控掺杂纳米线的磁性和居里温度。
本方法原料廉价,工艺简单,操作方便,能耗低,产率高,对环境无污染,适于工业化生产。
Fe掺杂ZnO纳米线具有独特的一维输运和磁光特性,在未来的纳米自旋电子器件中具有重要的作用。本发明为未来集磁、光、电于一体的低功耗的新型自旋电子器件的研发奠定了材料基础。
附图说明
图1Fe掺杂ZnO纳米线的X射线衍射图谱。
图2Fe掺杂ZnO纳米线的扫描电镜照片,表明产物由纳米线组成。
图3室温条件下Fe掺杂ZnO纳米线的M-H曲线,表明产物在室温下具有铁磁性。
具体实施方式
实施例1
1、将ZnO、C和Fe粉作为蒸发源均匀混合后放置在刚玉舟中。硅片作为接收衬底,放置在刚玉舟上,且硅片处于蒸发源的正上方,与蒸发源的垂直距离为3mm。
2、将放有硅片和蒸发源的刚玉舟放入管式炉中,在炉中通入350ml/min的氩气,5min后将氩气流量改为140ml/min。将管式炉加热到1000℃,炉子内压强维持在0.04MPa,保温150min后自然冷却至室温,得到大面积均匀分布的Fe掺杂ZnO纳米线。
产物的X射线衍射图谱如图1所示,所有的衍射峰均可以用ZnO来解释,说明产物为ZnO纤维锌矿结构。没有观察到Fe或其氧化物的衍射峰,表明Fe以置换Zn原子的方式固溶入ZnO晶格结构中,并没有形成第二相。在扫描电镜下观察产物的形貌,如图2所示,硅片表面覆盖了一层纳米线,说明这种制备方法可以获得大面积均匀分布的产物。图3为Fe掺杂ZnO(x=4.5at.%)纳米线在室温下的M-H曲线,可以看到样品在室温下仍具有明显的磁滞回线,说明Fe掺杂ZnO纳米线具有室温铁磁性,其居里温度高于室温。
实施例2
1、将ZnO、C和Fe粉作为蒸发源均匀混合后放置在刚玉舟中。硅片作为接收衬底,放置在刚玉舟上,且硅片处于蒸发源的正上方,与蒸发源的垂直距离为2mm。
2、将放有硅片和蒸发源的刚玉舟放入管式炉中,在炉中通入320ml/min的氩气,7min后将氩气流量改为125ml/min。将管式炉加热到980℃,炉子内压强维持在0.05MPa,保温160min后自然冷却至室温,得到大面积均匀分布的Fe掺杂ZnO纳米线。
实施例3
1、将ZnO、C和Fe粉作为蒸发源均匀混合后放置在刚玉舟中。硅片作为接收衬底,放置在刚玉舟上,且硅片处于蒸发源的正上方,与蒸发源的垂直距离为4mm。
2、将放有硅片和蒸发源的刚玉舟放入管式炉中,在炉中通入300ml/min的氩气,8min后将氩气流量改为160ml/min。将管式炉加热到1050℃,炉子内压强维持在0.04MPa,保温140min后自然冷却至室温,得到大面积均匀分布的Fe掺杂ZnO纳米线。
Claims (2)
1.一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法,其特征在于,将ZnO、C和Fe粉作为蒸发源均匀混合后放置在刚玉舟中,再将硅片作为接收衬底,垂直放置在蒸发源的正上方,硅片与蒸发源的垂直距离为2~4mm;其后,一起放入管式炉中,在炉中通入300~350ml/min的氩气,5~8min后将氩气流量改为120~160ml/min;将管式炉加热到950~1050℃,炉内压强维持在0.03~0.05MPa,保温140~160min后自然冷却至室温,得到Fe掺杂ZnO纳米线。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的Fe含量的取值范围为1~5at.%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008101031800A CN101311365B (zh) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | 一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008101031800A CN101311365B (zh) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | 一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101311365A CN101311365A (zh) | 2008-11-26 |
CN101311365B true CN101311365B (zh) | 2010-07-21 |
Family
ID=40100194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2008101031800A Expired - Fee Related CN101311365B (zh) | 2008-04-01 | 2008-04-01 | 一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101311365B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103966662B (zh) * | 2014-04-01 | 2016-06-15 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种在硅电极上定位横向生长氧化锌纳米线的方法 |
CN105926029B (zh) * | 2016-05-09 | 2018-11-27 | 郑州云江科技有限公司 | 一种利用微波快速合成氧化锌晶须的方法 |
CN108760104B (zh) * | 2018-07-03 | 2020-10-09 | 宁波工程学院 | 一种N掺杂SiC纳米带高灵敏压力传感器及其制备方法 |
CN115212319B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-08-11 | 福州大学 | 一种小尺寸铁掺杂氧化锌纳米复合颗粒的制备及应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101045553A (zh) * | 2007-04-06 | 2007-10-03 | 北京科技大学 | 一种锡掺杂氧化锌纳米线的制备方法 |
-
2008
- 2008-04-01 CN CN2008101031800A patent/CN101311365B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101045553A (zh) * | 2007-04-06 | 2007-10-03 | 北京科技大学 | 一种锡掺杂氧化锌纳米线的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张斌等.铁掺杂氧化锌纳米悬臂阵列的拉曼光谱与发光特性研究.科学通报53 4.2008,53(4),390-393. |
张斌等.铁掺杂氧化锌纳米悬臂阵列的拉曼光谱与发光特性研究.科学通报53 4.2008,53(4),390-393. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101311365A (zh) | 2008-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103526297B (zh) | 一种制备拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的方法 | |
CN102358938B (zh) | 一种低温大面积可控合成具有优良场发射特性的单晶wo2和wo3纳米线阵列的方法 | |
Zhang et al. | Preparation of ZnO nanoparticles by a surfactant-assisted complex sol–gel method using zinc nitrate | |
CN101311365B (zh) | 一种室温铁磁性Fe掺杂ZnO纳米线的制备方法 | |
CN102040187B (zh) | 一种核壳结构ZnO纳米线阵列的生长方法 | |
CN102874775B (zh) | 一种氮化钪立方晶体的制备方法 | |
CN100567163C (zh) | 一种制备铜掺杂氧化锌纳米线的方法 | |
CN103668453B (zh) | 一种二维硅烯薄膜及其制备方法 | |
CN102345162A (zh) | 一维轴向型的纳米氧化锌/硫化锌异质结及其制备方法 | |
CN101435067B (zh) | 基于物理气相沉积的碲纳米线阵列的制备方法 | |
CN103352253A (zh) | 一种调控n型SiC单晶低维纳米材料掺杂浓度的方法 | |
CN101289172B (zh) | 通过气相传输法制备InN纳米线和纳米棒的方法 | |
Li et al. | Long silicon nitride nanowires synthesized in a simple route | |
CN100554500C (zh) | 一种在氧化锌纳米柱中实现钴掺杂的方法 | |
CN101693528B (zh) | 一种生长ZnSe单晶纳米线的方法 | |
CN101693550B (zh) | 一种生长CdO纳米线束的方法 | |
Jin et al. | Doped colloidal ZnO nanocrystals | |
CN101434455B (zh) | 采用物理气相沉积法制备碲化铋纳米线阵列的方法 | |
CN102304699A (zh) | 一种Mn掺杂AlN稀磁半导体纳米棒阵列的制备方法 | |
CN102557004A (zh) | 一种通过磁场控制碳纳米材料生长形貌的方法 | |
CN100357499C (zh) | 一种制备室温铁磁性Zn1-xMnxO稀磁半导体纳米线的方法 | |
CN101531374B (zh) | 硼纳米线的制备方法 | |
CN101302033B (zh) | 使用多种还原剂热蒸发制备氧化锌微/纳米结构的方法 | |
CN101550600B (zh) | 高纯度高密度单晶氮化硅纳米阵列的制备方法 | |
CN100582014C (zh) | 一种Mn掺杂ZnS纳米结构的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100721 Termination date: 20130401 |