III-V族半导体纳米粒子的几种合成方法

周乐怡 张宏(云南师范大学，云南昆明650500)

III-V族半导体纳米粒子的几种合成方法

周乐怡 张宏(云南师范大学，云南昆明650500)

III-V族半导体纳米材料近年来受到广泛的重视。本文综述了近几年合成III-V族半导体纳米材料的进展情况。

III-V半导体;纳米粒子

近年来，大家都致力于发现一种简单的，温和的，尺寸均匀的III-V族半导体纳米材料的制备方法。其中，溶剂热法、水热法等正好符合上述要求，其反应条件温和，原料简单易得，因而具有广阔的应用前景。

1 III-V族半导体纳米材料制备的方法

1.1 有机溶剂热法

钱逸泰研究组首先利用氧化-还原反应原理在乙二胺、苯等有机溶剂中合成了III-V族化合物纳米晶。李亚栋等[1]在高压釜内以InC13、AsC13为原料，Zn粉作还原剂，二甲苯作溶剂，于160℃下反应48h，合成了InAs纳米晶。另外，他们还以单质铟和锑的氯化物为原料，苯作溶剂，于180℃反应12h，，他们用类似的方法还合成了GaP、InP、InAs和GaSb纳米晶。

谢毅等[2]以甲苯和1，2-二甲氧基乙烷为溶剂，以InCl3· 4H2O、Na和P为原料，在180℃下恒温12h，经过二次高压热处理过程成功地制备出InP粉末。崔得良等[3]用类似的反应，以BBr3和Li3N为原料，苯作溶剂，合成了BN纳米晶。他们还在苯中，以Na、红磷和GaCl3为原料，分别在240℃和300℃下反应合成了GaP纳米棒和纳米颗粒。高善民[4]通过苯热合成不同形貌的GaP纳米材料，以Na、P和GaCl3为原料，然后加入苯，使填充率在60～75%范围内，再用N2鼓泡后，分别加热到240℃和300℃并反应6～8 h。

1.2 水热法

高善民[4]通过I2输运的水热方法合成GaP纳米材料，在内衬聚四氟乙烯、容积为50 ml的高压釜中加入35 ml二次蒸馏水，然后依次加入1 g Ga2O3，2 g NaOH，4 g P，最后加入3g I2，密封高压釜，在120℃～160℃范围内反应8～12 h。钱逸泰等[5]用InCl3· 4H2O和过量的白磷为原料，在pH值为13.62的氨水中加入0.01mol·L-1的硬脂酸钾作表面活性剂，于170℃反应12h。另外在此基础上，他们添加还原剂NaBH4，进一步生长分散性较好的InP纳米晶。他们还以InCl3·4H2O和过量的As2O3为原料，Zn粉作还原剂，在酸性水溶液中，于120℃下反应18～24 h，合成了InAs纳米晶。

2 III-V族核壳型纳米异质材料的制备

于乃森[6]通过采用两步溶剂热合成法制备GaP／GaN核壳型纳米异质材料，即先合成核材料GaP，经过中间处理，去除副产物，加入NaN3和Li3N后加热至350℃，反应48h后自然降温，冷却后用乙醇和蒸馏水进行洗涤，经过真空干燥后得到粉末试样。另外通过原位合成法制备GaP／GaN核壳型纳米异质材料，即合成核材料GaP时候加入较为过量的GaCl3，待GaP反应结束后，不更换GaP反应的体系，直接加入氮源物质Li3N和NaN3。加热到350℃，反应48 h后自然降温，然后再用乙醇和蒸馏水洗涤数次以除去副产物，经过抽滤、干燥得到的灰黑色粉末。

3 展望

随着科技的发展，半导体技术越来越受到重视。III-V族半导体材料是光电子技术领域的重点，是微波器件、光电器件、超高速电路和光电电路的基础材料。而纳米材料的合成为发展新型材料提供新的途径和思路，也为常规的复合材料的研究提供新的内容。通过纳米材料的合成及其性质研究，势必把物理，化学领域的许多学科推向一个新的层次，也势必将给2l世纪的物理和化学研究带来新的机遇。

[1] Lu J,Xie Y,Huang J X,et a1.Potassium borohydride reducing route to phase-pure nanocrystalline InSb at low temperature [J].Can J Chem/Rev Can Chim,2001,79(2):127-130.

[2] Xie Y,Qian Y T,Wang W Z,et al.A benzene-thermal synthetic route to nan ocrystallne GaN[J].Science,1996,272:1926-19 27.

[3] Hao X P,Cui D L,Shi G X,et al.Synthesis of cubic boron nitride at low temperature and low pressure conditions[J].Chem Mater,2001,13(8):2457-2459.

[4] 高善民，GaP纳米材料的制备、热稳定性及催化性能研究[D].中国科学技术大学，2003.

[5] Wei S,Lu J,Zeng L L,et al.Hydrohtermla synhtesis of InP semiconductor nanocrystals[J].Chem Lett,2002,1034-1035.

[6] 于乃森，GaP/GaN核壳型半导体纳米异质材料的制备[D].山东大学，2004.