掺杂ZnO 纳米线的制备方法

电化学合成法是近年来广泛应用的一种纳米2 J Magn Mater Devices Vol 41 No 5材料合成方法，它具有环保、反应条件温和、过程可控并易于自动化管理等优点。主要包括模板法和电解电镀法。模板电化学合成纳米材料已较为完善，其操作过程大致为：首先制备具有纳米孔道的模板材料，接着在模板的一面蒸镀上一层金属膜(如Au、Ag)作为阴极，然后把镀有金属的一面固定在导电基底上，另一面暴露于电解液中，在恒电位或恒电流状态下将金属或半导体沉积到模板的纳米孔道中，最后将模板溶解，得到纳米管或纳米线[2]。兰州大学的Wang 等人[3]于室温下在多孔阳极氧化铝模板上通过一个电场辅助的电化学沉积法成功地合成了硫掺杂氧化锌纳米线。透射电镜观察表明纳米线的直径为70 nm，长度达几十μm。 并且通过X 射线光电子能谱进一步揭示了硫掺杂到了氧化锌纳米线中。此外兰州大学的Gao 等人[4]用阳极氧化铝作为合成Zn1－xCuxO纳米线的模板。透射电镜观察表明纳米线的直径约100 nm、长径比达40。X 射线衍射结果表明，该纳米线为纤锌矿结构。

2.2 热蒸发法

该方法可以对不同的材料进行热蒸发，采用不同的衬底来收集生成物，所以在制备纳米材料 方面具有成本低、操作容易和重复性好等优点。近年来，纳米科学领域的研究者通过热蒸发法已经在不同的衬底上制备了多种一维ZnO 纳米结构材料。在先前的研究中用于生长纳米线的衬底主要是绝缘体或半导体，其中有：蓝宝石、硅片、石英、瓷舟和ITO（氧化铟锡）薄膜等。Kim等人[5]在高密度的硅（100）基板上，于有氧的条件下经过简单热蒸发工艺，通过使用金属锌和锑粉末（两者比例为10∶1），经充分混合后投入瓷舟，再将瓷舟放入管式炉内石英管中的恒温中心位置，成功地将结晶的锑掺杂到氧化锌纳米线中。 2.3 溶胶-凝胶法(Sol - gel)

Wu 等人[6]用sol- gel 模板法，以Zn(NO3)2、Dy(NO3)3 和尿素为前驱物制得了直径约70 nm 的掺镝ZnO 纳米线。此外Chen 等人[7]用sol-gel 法制备出直径约40nm 的掺铝ZnO 纳米线。sol-gel模板法制氧化物纳米棒或纳米线的优点是所用装置简单，反应条件要求不高，制备过程简单。但是溶胶是通过毛细作用渗入孔内的，所以有时模孔会出现填充度很低的现象，这会直接影响所得纳米棒或纳米线的质量[8]。 2.4 气相沉积方法

气相沉积法又可分为物理气相沉积法(PVD) 、化学气相沉积法(CVD)、金属有机化学气 相沉积(MOCVD) 、等离子增强化学气相沉积(PECVD) 、脉冲激光沉积法(PLD)等。Lee 等人[9,10]通过MOCVD 法制备了ZnO 纳米线。As 掺杂的ZnO纳米线可通过后生长热处理过程在GaAs衬底上制备，为p-ZnO纳米线的制备提供了可行的途径。实验发现，通过选用不同的工作压力、衬底温度、生长时间等条件，可对ZnO纳米线的尺寸进行调控。Lorenz 等人[11]用高压PLD 在无催化剂作用条件下，于镀金的石墨单晶基体上制备出MgxZn1－xO 纳米 线。PLD 方法可用于控制MgxZn1－xO纳米线的形态、直径、组成。ZnO纳米线的直径可控制在50～3000 nm，Mg 含量x 可通过PLD 的气压来控制，并可通过分析阴极发光谱的激子峰能量来确定。此外倪赛力等人[12]采用气相沉积方法通过控制不同生长参数获得了不同掺杂含量的Zn1－xMnxO 纳米线。