способ получения наностержней селенида кадмия

Формула изобретения

Способ получения наностержней селенида кадмия, отличающийся тем, что наностержни получают путем испарения расплава селенида кадмия и осаждения паров на холодной подложке, причем процесс проводится под давлением аргона 7-9 МПа в течение 5-20 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов и может быть использовано в полупроводниковых нанотехнологиях.

Развитие нанотехнологий требует получения наноматериалов из полупроводниковых соединений, ранее использовавшихся только в виде макрокристаллов и/или микрокристаллов. Одним из таких материалов является селенид кадмия (CdSe), широко применяемый в инфракрасной технике.

Известен способ получения наностержней из селенида кадмия [N.Wei, L.Xiaobo, С.Yanming. Manufacturing method of cadmium selenide and cadmium telluride nanometer rod. Патент CN 1524782] (прототип) реакцией соединений кадмия и селена в растворе. Основной недостаток такого способа - наличие примесей компонентов раствора в наностержнях, что приводит к получению материала с содержанием селенида кадмия не выше 99,95%.

Задачей данного изобретения является получение наностержней селенида кадмия с содержанием CdSe не менее 99,999%.

Эта задача решается в предлагаемом способе получения наностержней селенида кадмия путем испарения расплава CdSe и осаждения паров на холодной подложке, причем процесс проводится под давлением аргона 7-9 МПа в течение 5-20 минут.

Проведение процесса по предлагаемому способу позволяет получать наностержни из селенида кадмия с содержанием CdSe не ниже 99,999% даже при содержании CdSe в испаряемой навеске на уровне 99,95%. Это объясняется очисткой материала в ходе процесса: нелетучие примеси остаются в зоне испарения, а большая часть летучих примесей осаждается раздельно.

Параметры процесса выбраны экспериментально.

При давлениях аргона ниже 7 МПа, из-за большой скорости испарения источника селенида кадмия, в зоне осаждения растут преимущественно микрокристаллы CdSe. Увеличение давления выше 9 МПа не приводит к росту выхода наностержней.

При временах проведения процесса менее 5 минут снижается выход наностержней, а при продолжительности процесса свыше 20 минут в зоне осаждения наблюдается значительное количество микрокристаллов в виде стержней с диаметром 10 мкм и более.

Выбор инертного газа в качестве рабочей среды обусловлен высокой реакционной способностью паров селенида кадмия. Выбор аргона обусловлен экономическими соображениями: стоимость аргона ниже стоимости других инертных газов.

Пример 1

Навеска CdSe, из обрезков (отходов механической обработки) кристаллов, с содержанием селенида кадмия 99,994% помещается в зону испарения реактора. В зоне осаждения располагается графитовая подложка. Реактор заполняется аргоном так, чтобы в рабочем режиме давление в камере составляло 9 МПа. Зона испарения реактора разогревается до температуры плавления CdSe (1250°С). Процесс проводится в течение 20 минут, после чего нагрев отключается. Реактор охлаждается, подложка извлекается из зоны осаждения. На подложке образовались наностержни CdSe диаметром 5-10 нм. Содержание CdSe в наностержнях 99,9993%.

Пример 2

Навеска CdSe, приготовленная синтезом из элементов, с содержанием селенида кадмия 99,95% помещается в зону испарения реактора. В зоне осаждения располагается графитовая подложка. Реактор заполняется аргоном так, чтобы в рабочем режиме давление в камере составляло 7 МПа. Зона испарения реактора разогревается до температуры плавления CdSe (1250°С). Процесс проводится в течение 5 минут, после чего нагрев отключается. Реактор охлаждается, подложка извлекается из зоны осаждения. На подложке образовались наностержни CdSe диаметром 10-15 нм. Содержание CdSe в наностержнях 99,9991%.

Пример 3

Навеска CdSe, приготовленная синтезом из элементов, с содержанием селенида кадмия 99,95% помещается в зону испарения реактора. В зоне осаждения располагается графитовая подложка. Реактор заполняется аргоном так, чтобы в рабочем режиме давление в камере составляло 8 МПа. Зона испарения реактора разогревается до температуры плавления CdSe (1250°С). Процесс проводится в течение 15 минут, после чего нагрев отключается. Реактор охлаждается, подложка извлекается из зоны осаждения. На подложке образовались наностержни CdSe диаметром 8-12 нм. Содержание CdSe в наностержнях 99,9992%.