蒸發(fā)溫度，并用兩路氣管來(lái)分別輸送反應(yīng)氣體氨氣和載流氣體氬氣，從而使生 長(zhǎng)條件匹配而制得單晶的Al xGapxN納米線結(jié)構(gòu)。
[0036] (3)本發(fā)明所述制備方法可通過(guò)改變前驅(qū)物AlCldP GaCl 3的蒸發(fā)溫度來(lái)調(diào)變 AlCljP GaCl 3的蒸氣分壓，可以成功地實(shí)現(xiàn)Al xGai_xN納米線陣列的組分調(diào)變。
[0037] (4)本發(fā)明所制得的AlxGahN納米線陣列密度均一，長(zhǎng)度統(tǒng)一，尺寸在800nm左 右。由于其具有大的長(zhǎng)徑比和適中的密度，在場(chǎng)發(fā)射中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0038] (5)本發(fā)明所制得的AlxGa1J納米線陣列具有優(yōu)異的場(chǎng)發(fā)射性能，隨著Al含量從 0. 73到0. 14的變化，其開(kāi)啟電場(chǎng)從2. 3V/ μ m降低到I. 7V/ μ m，閾值電場(chǎng)從3. 2V/ μ m減 小到2.2V/μπι。與硬質(zhì)襯底上的三元氮化物納米結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射性能相比（如南京大學(xué)在 Si襯底上制備得到的AlxGapxN納米錐陣列的開(kāi)啟和閾值電場(chǎng)分別在7. 35-16. 5V/ym和 13. 89-30V/ μ m，北京工業(yè)大學(xué)在Si和金屬襯底上制備得到的混合相的AlxGapxN納米薄膜 的開(kāi)啟電場(chǎng)（定義為1 μ A/cm2)為I. 2V/ μπι)，本發(fā)明所制得的AlxGa1=N納米線作為低維 AlxGapxN柔性場(chǎng)發(fā)射陰極材料的場(chǎng)發(fā)射性能有了大大的提高，可拓展應(yīng)用于柔性場(chǎng)發(fā)射器 件的研制。
[0039] (6)本發(fā)明提供的方法可以拓展到其它二元或多元組分氮化物納米材料或其它柔 性襯底。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的前驅(qū)物和溫度，利用類似的方法在不同柔性襯底上合成 其它二元或多元組分氮化物一維納米材料。
[0040] (7)本發(fā)明所提供的制備方法操作簡(jiǎn)單、制備時(shí)間短、成本低、無(wú)催化劑、無(wú)污染， 適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為本發(fā)明所述AlxGa1J納米線陣列制備所用裝置的示意圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的AlxGai_xN(x = 0. 32)納米線陣列的低倍SEM圖，內(nèi) 插圖為AlxGa1J(X = 0. 32)納米線樣品彎曲后的外形圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線陣列的高倍SEM圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線陣列的XRD圖；
[0045] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制得的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線陣列的EDS圖；
[0046] 圖6本發(fā)明實(shí)施例1單根的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線的低倍TEM圖；
[0047] 圖7本發(fā)明實(shí)施例1單根的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線的高倍TEM(HRTEM)圖；
[0048] 圖8本發(fā)明實(shí)施例1單根的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線的SAED圖；
[0049] 圖9中（a)為本發(fā)明實(shí)施例1單根AlxGa1J^x = 0. 32)納米線的高角度環(huán)形暗場(chǎng) 掃描透射電鏡（HAADF-STEM)圖，（b)為本發(fā)明實(shí)施例l單根AlxGa 1_xN(X = 0.32)納米線沿 軸向的元素線分布圖，（c)為本發(fā)明實(shí)施例1單根AlxGahNU = 0. 32)納米線沿徑向的元 素線分布圖；
[0050] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例2制得的AlxGai_xN( X = 0. 73)納米線陣列的高倍SEM圖；
[0051] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例2制得的AlxGai_xN(x = 0. 73)納米線陣列的EDS圖；
[0052] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例3制得的AlxGai_xN(x = 0. 14)納米線陣列的高倍SEM圖；
[0053] 圖13為本發(fā)明實(shí)施例3制得的AlxGai_xN(x = 0. 14)納米線陣列的EDS圖；
[0054] 圖14為對(duì)比例中在Si片上制得的AlxGa1J(X = 0. 72)納米線陣列的高倍SEM 圖；
[0055] 圖15為本發(fā)明實(shí)施例1?3與對(duì)比例制得的AlxGa1J納米線陣列的場(chǎng)發(fā)射性能 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0057] 實(shí)施例I
[0058] -種AlxGa1J納米線陣列，采用化學(xué)氣相沉積法，以碳布為柔性襯底，AlCl 3為鋁 源，GaCl3為鎵源，與氮源氨氣反應(yīng)，制備而成。其制備是在四溫區(qū)水平管式爐中進(jìn)行，裝置 示意圖如圖1所示，具體包括如下制備步驟：
[0059] (1)選擇不含有催化劑及種子層的碳布，碳布大小為IcmX 4cm，將碳布在酒精溶 液中浸漬10分鐘，隨后用去離子水沖洗3次，最后在KKTC的烘箱中保溫1小時(shí)烘干備用；
[0060] (2)將0. 4克八1(：13與0. 4克GaCl 3分別放置在兩個(gè)石英舟中；
[0061] (3)四溫區(qū)水平管式爐以靠近出氣端的三段溫區(qū)按照氣流方向依次設(shè)定為第一溫 區(qū)、鎵源溫區(qū)、鋁源溫區(qū)以及沉積區(qū)；將裝有GaCl 3的石英舟放置于鎵源溫區(qū)，將裝有AlCl 3 的石英舟放置于鋁源溫區(qū)，將碳布放置于沉積區(qū)；在加熱升溫前先用機(jī)械泵反復(fù)多次抽真 空并用Ar氣沖洗，以除去反應(yīng)裝置中殘余的氧氣和水；在200mL/min的Ar氣保護(hù)下以 15°C /min的升溫速率將沉積區(qū)升溫至550°C，此時(shí)通入30mL/min的NH3，鎵源溫區(qū)、鋁源 溫區(qū)也開(kāi)始加熱，鋁源溫區(qū)的目標(biāo)溫度為280°C，鎵源溫區(qū)的目標(biāo)溫度為180°C，沉積區(qū)的 目標(biāo)溫度為850°C，三個(gè)溫區(qū)同時(shí)升至設(shè)定目標(biāo)溫度值；AlCl 3蒸氣和GaCl 3蒸氣被Ar氣輸 送到沉積區(qū)與反應(yīng)氣體NH3反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，在碳布上得到大面積準(zhǔn)定向生長(zhǎng)的 AlxGai_xN(x = 0. 32)納米線陣列，反應(yīng)結(jié)束后在Ar氣保護(hù)下冷卻至室溫。
[0062] 制得的AlxGa1J(X = 0. 32)納米線陣列的低倍SEM圖如圖2所示，從圖2可以看 出制備得到了大面積的納米結(jié)構(gòu)；圖2左下角插圖為在碳布襯底上制備的Al xGapxN納米結(jié) 構(gòu)承受大彎曲變形后的形狀，表明其具有良好的柔韌性。
[0063] 制得的AlxGai_xN(x = 0. 32)納米線陣列的高倍SEM圖如圖3所示，由圖3可以看 出所得AlxGapxN(X = 0. 32)納米線樣品為表面光潔、六方平頂?shù)牧庵Y(jié)構(gòu)，其頂端直徑約 為80nm，長(zhǎng)度為800nm。
[0064] 制得的AlxGa1J (X = 0. 32)納米線陣列的XRD圖以及AlN和GaN標(biāo)準(zhǔn)卡片圖如圖 4所示，圖4表明制備得到是單一晶相的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，沿c軸方向擇優(yōu)生長(zhǎng)。
[0065] 制得的AlxGa1J(X = 0. 32)納米線陣列的EDS圖如圖5所示，從圖5可以看出制 備得到的AlxGapxN(X = 0. 32)納米線陣列樣品主要含有Al、Ga、N三種元素，可以確定Al的 含量是0. 32,少量的O來(lái)自于樣品表面在存貯及測(cè)試過(guò)程中被氧化，Cl來(lái)自于樣品在冷卻 過(guò)程中的殘余Cl元素。
[0066] 制得的單根AlxGa^xN(X = 0. 32)納米線的低倍TEM圖如圖6所示，單根AlxGa^xN(X =0. 32)納米線的高倍TEM (HRTEM)圖如圖7所示，單根AlxGapxN (X = 0. 32)納米線的 SAED圖如圖8所示；單根AlxGa1=N(X = 0. 32)納米線的高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電鏡 (HAADF-STEM)圖如圖9中（a)所示，AlxG ai_xN(x = 0. 32)納米線沿軸向的元素線分布圖如 圖9中（b)所示，AlxGai_xN( X = 0. 32)納米線沿徑向的元素線分布圖如圖9中（c)所示。 圖6?9所示為AlxGapxNU = 0. 32)納米線樣品的晶體結(jié)構(gòu)和元素分析圖，進(jìn)一步表明制 備得到的樣品是組分均勻、單一晶相、沿c軸方向擇優(yōu)生長(zhǎng)的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的Al xGa1=N納 米線。
[0067] 實(shí)施例2
[0068] -種AlxGa1J納米線陣列，采用與實(shí)施例1相同的裝置進(jìn)行制備，具體包括如下制 備步驟：
[0069] (1)選擇不含有催化劑及種子層的碳布，碳布大小為IcmX 4cm，將碳布在酒精溶 液中浸漬10分鐘，隨后用去離子水沖洗3次，最后在KKTC的烘箱中保溫1小時(shí)烘干備用；
[0070] (2)將0. 4克八1(：13與0. 4克GaCl 3分別放置在兩個(gè)石英舟中；
[0071] (3)四溫區(qū)水平管式爐以靠近出氣端的三段溫區(qū)按照氣流方向依次設(shè)定為第一溫 區(qū)、鎵源溫區(qū)、鋁源溫區(qū)以及沉積區(qū)；將裝有GaCl 3的石英舟放置于鎵源溫區(qū)，將裝有AlCl 3 的石英舟放置于鋁源溫區(qū)，將碳布放置于沉積區(qū)；在加熱升溫前先用機(jī)械泵反復(fù)多次抽真 空并用Ar氣沖洗，以除去反應(yīng)裝置中殘余的氧氣和水；在200mL/min的Ar氣保護(hù)下以 15°C /min的升溫速率將沉積區(qū)升溫至550°C，此時(shí)通入30mL/min的NH3，鎵源溫區(qū)、鋁源 溫區(qū)也開(kāi)始加熱，鋁源溫區(qū)的目標(biāo)溫度為280°C，鎵源溫區(qū)的目標(biāo)溫度為140°C，沉積區(qū)的 目標(biāo)溫度為850°C，三個(gè)溫區(qū)同時(shí)升至設(shè)定目標(biāo)溫度值；AlCl 3蒸氣和GaCl 3蒸氣被Ar氣輸 送到沉積區(qū)與反應(yīng)氣體NH3反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，在碳布上得到大面積準(zhǔn)定向生長(zhǎng)的 AlxGa1J^x = 0. 73)納米線陣列，反應(yīng)結(jié)束后在Ar氣保護(hù)下冷卻至室溫。
[0072] 本實(shí)施例主要通過(guò)改變?cè)床牧螦lCljP GaCl 3的蒸發(fā)溫度來(lái)調(diào)控Al