專利名稱：無模板電化學(xué)沉積制備Te納米棒陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無模板電化學(xué)沉積大面積制備Te 納米棒陣列的方法。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體一維納米結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，在電子器件中 具有很好的應(yīng)用前景。要想將半導(dǎo)體一維納米結(jié)構(gòu)材料集成到器件中，需要能夠大量制備 出具有有序排列的一維納米結(jié)構(gòu)陣列材料。在過去的二十年里，人們通過大量努力，發(fā)現(xiàn)了 一些制備半導(dǎo)體一維納米結(jié)構(gòu)有序陣列的方法。最常用的方法是在傳統(tǒng)材料制備過程中， 通過引入所謂的“模板”來限定材料的生長空間和方向，從而得到有序排列的一維納米結(jié)構(gòu) 陣列材料。然而，“模板”的使用導(dǎo)致了材料的生長過程較為復(fù)雜，所得到的有序排列的一維 納米結(jié)構(gòu)陣列材料在制備、清洗及模板的去除過程中可能會遭到破壞。因此，一些不需要模 板輔助的方法也逐漸被開發(fā)出來，應(yīng)用于一維納米結(jié)構(gòu)陣列的制備，如外延生長、催化劑輔 助生長、金屬輔助化學(xué)刻蝕法、溶液法等。近年來，人們發(fā)現(xiàn)無模板電化學(xué)沉積也是一種有 效的制備半導(dǎo)體一維納米結(jié)構(gòu)陣列的方法。但是，目前無模板電化學(xué)沉積法還僅限于制備 ZnO和CdSe的納米棒、納米管和納米線陣列。Te是一種重要的窄帶隙(Eg = 0.35eV)半導(dǎo)體材料，具有許多有趣和有用的性質(zhì)， 并在電子和光電子器件中的應(yīng)用表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，因而引起了人們的極大的研究興 趣。近年來，Te納米材料，尤其是Te—維納米結(jié)構(gòu)材料，包括納米線、納米棒、納米管和納 米帶得到了大量的研究，發(fā)展了多種制備Te —維納米結(jié)構(gòu)的方法。此前，我們發(fā)明了一種 由無模板電化學(xué)沉積制備Te納米結(jié)構(gòu)的方法(中國專利ZL200810100983. 0)。但是，在該 方法中，所得的Te納米結(jié)構(gòu)雜亂分布，在基底上附著不牢固，導(dǎo)致了產(chǎn)物的形貌多樣化，而 且也不利于后續(xù)在器件中的應(yīng)用。本發(fā)明中，我們提出了一種在導(dǎo)電基底上大面積制備Te 納米棒陣列的方法，所得的納米棒陣列與基底之間可以牢固附著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無模板電化學(xué)沉積制備Te納米棒陣列的方法。本發(fā)明的無模板電化學(xué)沉積制備Te納米棒陣列的方法是以Te的化合物和氨水為 主要原料，具體包括以下步驟1)電解質(zhì)溶液的配制室溫下將Te的化合物、氨水和去離子水混合，攪拌使Te的 化合物充分溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液倒入電解池中；2)恒電位電化學(xué)沉積電沉積過程在有工作電極、對電極和參比電極的標(biāo)準(zhǔn)三電 極體系中進(jìn)行，用水浴維持步驟1)電解質(zhì)溶液的溫度為23 85°C，通過電化學(xué)分析儀給電 解池中的工作電極施加相對于參比電極為-0. 6 -1. 2V的電位進(jìn)行反應(yīng)，在工作電極上得 到Te納米棒陣列。所述的無模板電化學(xué)沉積得到的Te納米棒為三角結(jié)構(gòu)單晶，沿W01]晶向生長。
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所述的電解質(zhì)溶液中Te的化合物的濃度為2. 5 20mM ；所述的電解質(zhì)溶液中氨 水的濃度為0. 536 2M。所述的Te的化合物為Te02、Na2TeO3或K2Te03。步驟2)所述的反應(yīng)時間是5 50分鐘。本發(fā)明以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作為對電極和參比電極，以導(dǎo)電玻璃 (ΙΤ0玻璃)或鍍Au玻璃作為工作電極。本發(fā)明以Te的化合物和氨水為主要原料，室溫下配制成水溶液。電沉積過程在標(biāo) 準(zhǔn)三電極體系中進(jìn)行，通過水浴維持反應(yīng)體系恒定溫度，給工作電極施加一定的電壓，反應(yīng) 一定時間后即可在工作電極上得到Te納米棒陣列。本發(fā)明的工藝決定了所得的納米棒陣 列與基底之間可以牢固附著。


圖1.本發(fā)明實施例1 8方法制備的Te納米棒陣列的SEM照片。圖2.本發(fā)明實施例2方法制備的Te納米棒陣列的XRD圖譜。圖3.本發(fā)明實施例2方法制備的Te納米棒陣列的HRTEM照片。
具體實施例方式實施例1.在容器中加入適量的TeO2、氨水和去離子水，使溶液中TeO2的濃度為20mM，氨水 的濃度為0. 536M。攪拌使TeO2完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液倒入 電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為工作電 極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為85°C。通過電化學(xué)分析儀給工作電極施 加相對于參比電極為-0. 8V的電位，反應(yīng)10分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即為產(chǎn)物 Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Ia的SEM照片所示，Te納米棒為三角結(jié)構(gòu) 單晶，沿W01]晶向生長，納米棒的直徑為80 150nm，長度為600nm左右。實施例2.在容器中加入適量的TeO2、氨水和去離子水，使溶液中TeO2的濃度為10mM，氨水 的濃度為0. 536M。攪拌使TeO2完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液倒入 電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為工作電 極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為65°C。通過電化學(xué)分析儀給工作電極施 加相對于參比電極為-0. 7V的電位，反應(yīng)5分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即為產(chǎn)物 Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Ib的SEM照片所示，Te納米棒為三角結(jié)構(gòu) 單晶，沿W01]晶向生長，納米棒的直徑為50 lOOnm，長度為500nm左右；Te納米棒陣列 的XRD圖譜如圖2所示；HRTEM照片如圖3所示。實施例3.在容器中加入適量的TeO2、氨水和去離子水，使溶液中TeO2的濃度為2. 5mM,氨水 的濃度為0. 536M。攪拌使TeO2完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液倒入 電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為工作電 極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為85°C。通過電化學(xué)分析儀給工作電極施
4加相對于參比電極為-0. 8V的電位，反應(yīng)10分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即為產(chǎn)物 Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Ic的SEM照片所示，Te納米棒為三角結(jié)構(gòu) 單晶，沿W01]晶向生長，納米棒的直徑為10 50nm，長度為200nm左右。實施例4.在容器中加入適量的TeO2、氨水和去離子水，使溶液中TeO2的濃度為10mM，氨水的 濃度為2M。攪拌使TeO2完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液倒入電解池 中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為工作電極。用 水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為85°C。通過電化學(xué)分析儀給工作電極施加相對 于參比電極為-0. 9V的電位，反應(yīng)10分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即為產(chǎn)物Te納 米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Id的SEM照片所示，Te納米棒為三角結(jié)構(gòu)單晶， 沿W01]晶向生長，納米棒的直徑為60 90nm，長度為600nm左右。實施例5.在容器中加入適量的Na2TeO3、氨水和去離子水，使溶液中Na2TeO3的濃度為10mM， 氨水的濃度為0. 536M。攪拌使Na2TeO3完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶 液倒入電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為 工作電極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為85°C。通過電化學(xué)分析儀給工作 電極施加相對于參比電極為-1. 2V的電位，反應(yīng)10分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即 為產(chǎn)物Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Ie的SEM照片所示，Te納米棒為 三角結(jié)構(gòu)單晶，沿W01]晶向生長，納米棒的直徑為100 300nm，長度為600nm左右。實施例6.在容器中加入適量的Na2TeO3、氨水和去離子水，使溶液中Na2TeO3的濃度為10mM， 氨水的濃度為0. 536M。攪拌使Na2TeO3完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶 液倒入電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為 工作電極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為85°C。通過電化學(xué)分析儀給工作 電極施加相對于參比電極為-0. 8V的電位，反應(yīng)50分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即 為產(chǎn)物Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖If的SEM照片所示，Te納米棒為 三角結(jié)構(gòu)單晶，沿W01]晶向生長，納米棒的直徑為150 400nm，長度為2000nm左右。實施例7.在容器中加入適量的K2TeO3、氨水和去離子水，使溶液中K2TeO3的濃度為10mM，氨 水的濃度為0. 536M。攪拌使K2TeO3完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液 倒入電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以ITO玻璃為工 作電極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為23°C。通過電化學(xué)分析儀給工作電 極施加相對于參比電極為-0. 8V的電位，反應(yīng)10分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即為 產(chǎn)物Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Ig的SEM照片所示，Te納米棒為三 角結(jié)構(gòu)單晶，沿
晶向生長，納米棒的直徑為80 150nm，長度為500nm左右。實施例8.在容器中加入適量的K2TeO3、氨水和去離子水，使溶液中K2TeO3的濃度為10mM，氨 水的濃度為0. 536M。攪拌使K2TeO3完全溶解，得到透明澄清的電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液 倒入電解池中。以Pt片和飽和甘汞電極(SCE)分別作對電極和參比電極，以鍍金玻璃為工作電極。用水浴給反應(yīng)體系加熱，維持反應(yīng)體系溫度為85°C。通過電化學(xué)分析儀給工作電 極施加相對于參比電極為-0. 6V的電位，反應(yīng)10分鐘，在工作電極上得到灰黑色薄膜，即為 產(chǎn)物Te納米棒陣列。所得Te納米棒陣列的形貌如圖Ih的SEM照片所示，Te納米棒為三 角結(jié)構(gòu)單晶，沿
晶向生長，納米棒的直徑為20 50nm，長度為300nm左右。
權(quán)利要求
一種無模板電化學(xué)沉積制備Te納米棒陣列的方法，其特征是，該方法包括以下步驟1)電解質(zhì)溶液的配制室溫下將Te的化合物、氨水和去離子水混合，攪拌使Te的化合物充分溶解，得到電解質(zhì)溶液，將電解質(zhì)溶液倒入電解池中；2)恒電位電化學(xué)沉積電沉積過程在有工作電極、對電極和參比電極的標(biāo)準(zhǔn)三電極體系中進(jìn)行，用水浴維持步驟1)電解質(zhì)溶液的溫度為23～85℃，給電解池中的工作電極施加相對于參比電極為 0.6～ 1.2V的電位進(jìn)行反應(yīng)，在工作電極上得到Te納米棒陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的無模板電化學(xué)沉積得到的Te納米棒 為三角結(jié)構(gòu)單晶，沿W01]晶向生長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的電解質(zhì)溶液中Te的化合物的濃度為 2. 5 20mM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征是所述的Te的化合物為Te02、Na2Te03或 K2TeO30
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的電解質(zhì)溶液中氨水的濃度為 0. 536 2M。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟2)所述的反應(yīng)時間是5 50分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無模板電化學(xué)沉積大面積制備Te納米棒陣列的方法。本發(fā)明以Te的化合物和氨水為主要原料，室溫下配制成水溶液。電化學(xué)沉積過程在標(biāo)準(zhǔn)三電極體系中進(jìn)行，通過水浴維持反應(yīng)體系恒定溫度，給工作電極施加一定的電壓，反應(yīng)一定時間后即可在工作電極上得到Te納米棒陣列。本發(fā)明的Te納米棒為三角結(jié)構(gòu)單晶，沿
晶向生長。
文檔編號C30B29/62GK101928971SQ20101027535
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者佘廣為, 師文生, 李述湯 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所