專利名稱：CuO和In₂O₃微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)功能材料相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，涉及電化學(xué)沉積的方法制備In2O3和CuO微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的相關(guān)技術(shù)。
背景技術(shù)：
功能性納米材料一直受到人們的關(guān)注，尤其是制備具有良好光電、氣敏特性的半導(dǎo)體微納異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是目前研究重點。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)是將兩種不同類型的半導(dǎo)體材料組合在一起的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中的電子行為，包括光輻照、溫度及氣體和電子的互相作用以及其他一些物理性質(zhì)與單一的半導(dǎo)體材料明顯不同。近年來，對許多半導(dǎo)體氧化物功能材料的研究得到了廣泛的關(guān)注，他們具有優(yōu)越的物理與化學(xué)性質(zhì)，如具有良好的光催化、氣體敏感及光生伏打效應(yīng)。但是也有一些不足存在，如在光生伏打效應(yīng)中電子空穴對的快速復(fù) 合，對光的利用率低等問題一直是研究的難點。為了提高電荷分離效率，增加對可見光吸收，可以利用實驗手段將兩種不同類型的金屬氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成P_n異質(zhì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)形成p_n序列時，由于載流子的擴散運動在P、n單元之間會形成由n指向p的內(nèi)建電場，當(dāng)它們受到輻照時，產(chǎn)生的電子、空穴對被內(nèi)建電場分開，而在P單元，形成“ + ”電荷積集，在n單元，形成電荷積集。單元上的積集電荷與光輻照是直接相關(guān)的，因此這種結(jié)構(gòu)將具有與輻照強度相關(guān)的I-V特性。目前，對異質(zhì)結(jié)微納米材料的研究被認(rèn)為是微納米材料研究的一個新領(lǐng)域，將兩種半導(dǎo)體材料恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合成一個系統(tǒng)，與單一材料相比，異質(zhì)結(jié)系統(tǒng)表現(xiàn)出了優(yōu)越的光電性質(zhì)及光敏催化性質(zhì)。在器件方面，由于異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料獨特的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，在半導(dǎo)體激光器方面有著突破性的進展，在異質(zhì)結(jié)晶體管中用寬帶一側(cè)做發(fā)射極，能夠得到較高的注入比，故此可以獲得較高的放大倍數(shù)，同時較高的注入比更有助于粒子反轉(zhuǎn)，并且兩種材料的折射率的不同可以形成光波導(dǎo)，增加光的利用率，這種特性已經(jīng)應(yīng)用于異質(zhì)結(jié)激光器、激光二極管中、激光光導(dǎo)纖維等方面。半導(dǎo)體金屬氧化物中，In2O3—直是光電、氣體傳感器領(lǐng)域研究的重點，其禁帶寬度約3. 6ev，是一種具有高透過性，對光利用率較高的N型半導(dǎo)體。CuO是禁帶寬度Eg=L 2ev的P型半導(dǎo)體，具有較好的超導(dǎo)電性、各向異性催化及復(fù)雜的磁學(xué)相位性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對氫氣、硫化氫、二氧化氮等還原性氣體有良好的氣敏特性，并且與太能光譜的極大值相匹配，具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)用于太陽能電池、鋰-氧化銅電化學(xué)電池、氣體傳感器等。兩種不同形式的半導(dǎo)體結(jié)合構(gòu)成P_n結(jié)納米結(jié)構(gòu)，由于得到的微納米周期性異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有較高的比表面積，有利于獲得較高的靈敏度及利于顆粒表面氧化還原反應(yīng)，對光及特定氣體的利用率大大增強，對于提高微納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電特性和氣敏性能有著重要作用。有關(guān)綜述文章見(I)Kalakodimi Rajendra Prasad, Kazumichi Koga, andNorio Miura,Chem. Mater. 2004,16,1845-1847 ; (2)Tingjiang Yan,Xuxu Wang, JinlinLong, Ping Liu, Xianliang Fu, Guoying Zhang, Xianzhi Fu, Journal of Colloid andInterface Science325(2008) 425-431 ; (3)Liu Wei and Chen Shifu, Journal of TheElectrochemical Society, 157 (I I)H1029-H1035(2010) ； (4)Dongdong Li，JunHu,RuqianWu and Jia G Lu, Nanotechnology21 (2010) 485502 ； (5)B.L.Sharma, R.K.Purohit,Semiconductor Heterojunction. Oxford Pergamon Press，1974 ; (6)A. G. Milnes, D. L.Feuch. Heterojunction and Metal-Semiconductor Junction. New York AcademicPress,1972。這兩種半導(dǎo)體材料的制備方法有很多，既有物理方法也有化學(xué)方法，包括蒸發(fā)冷凝法、離子注入法、模板法、沉淀法、溶膠凝膠法和微波輻射法等，但這些方法都只能合成CuO或In2O3單一氧化物材料，無法制備CuO和In2O3兩種氧化物的周期性有序陣列結(jié)構(gòu)的功能材料。并且上述傳統(tǒng)方法制備的光電材料由于比表面積小，對光的利用率和氣體的靈敏度均不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，利用電沉積和高溫退火的方法制備出CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料。這種由CuO和In2O3組成的周期性異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有良好的光學(xué)、 電學(xué)、氣敏等特性。本發(fā)明的方法根據(jù)在硝酸根存在的溶液中，Cu離子和In離子的不同沉積電勢可以沉積出Cu2O和In(OH)3的特點，在周期性方波電勢的作用下，氧化銅和氫氧化銦被周期性的交替沉積出來，之后經(jīng)過高溫?zé)崽幚磉^程，最終得到具有周期性的微納米CuO和In2O3異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。本發(fā)明方法可以制備大面積的這種微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料。采用不同頻率的生長電壓可以制備出周期不同的異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。因此，線陣列微納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有生長面積可控、周期性可調(diào)的特點，一個周期的長度可以控制在幾百納米和幾微米之間。這種微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料是由氧化銦/氧化銅納米晶周期交替沉積而組成的，具有珍珠鏈狀的納米線結(jié)構(gòu)，整個周期性結(jié)構(gòu)是有隆起部分和低谷部分周期交替組裝而成。所述的隆起部分，是由于低電壓時沉積過程中離子大量堆積進而形成，對應(yīng)成份為CuO，呈珍珠狀；低谷部分，堆積較薄，呈桿狀結(jié)構(gòu)，對應(yīng)成份為ln203。所述的周期性，是一 條CuO和相鄰的一條In2O3構(gòu)成一個周期，每個周期的長度為0. 5 I. 5微米；所述的CuO的粒徑在0. 2 0. 6微米，In2O3的粒徑為0. I 0. 5微米。P型的氧化銅和N型的氧化銦構(gòu)成了 PN結(jié)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)周期性明顯，是由許多納米量級的片狀晶粒層疊而成的珍珠鏈狀的納米線結(jié)構(gòu)材料，使其比塊體材料具有更高的比表面積，同時也使得該特殊材料具備了獨特的的光學(xué)、電學(xué)、氣敏等性質(zhì)。具體技術(shù)方案如下?！NCuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料，由隆起部分和低谷部分周期性交替組裝而成；所述的隆起部分，是由納米CuO堆積形成，堆積高度相對較大；所述的低谷部分，是由納米In2O3堆積形成,堆積高度相對較??；所述的周期性，是一條隆起的CuO和相鄰的一條低谷的In2O3構(gòu)成一個周期,每個周期的長度為0. 5 I. 5微米。所述的納米CuO,粒徑在0. 2 0. 6微米；所述的納米In2O3,粒徑在0. I 0. 5微米。 本發(fā)明的CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的制備方法，有電沉積和熱處理兩個步驟；所述的電沉積步驟，用調(diào)節(jié)pH值為2. 0 4. 0的去離子水、硝酸銅和硝酸銦配置電解液，其中硝酸銅和硝酸銦的摩爾比為I 2 I,電解液濃度以硝酸銦摩爾數(shù)計為0. 15 0. 3mol/L ;用表面氧化的硅片作為基底，放置在溫度可控的生長室內(nèi)，將一對銅箔電極平行的放在基底上，在兩電極間滴上電解液，蓋上玻璃片；使電解液制冷結(jié)冰，并在零下3 4°C靜置20 60分鐘；再在銅箔電極上施加0. 8 1.4V、頻率0. 2 0. 5HZ的方波電壓，使Cu2O和In (OH)3周期性交替沉積；以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干，得到Cu2O和In(OH)3納米陣列結(jié)構(gòu)材料；所述的熱處理步驟，是將Cu2O和In (OH) 3納米陣列結(jié)構(gòu)材料樣品在200 400°C下加熱2 3小時,得到CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料。所述的調(diào)節(jié)pH值為2. 0 4. 0，最好用硝酸調(diào)節(jié)pH值。所述電解液制冷結(jié)冰，可以通過低溫恒溫循環(huán)器和半導(dǎo)體制冷元件進行溫度調(diào)節(jié)。所述的電極，厚度可以在20 40 iim，兩電極的間距可以在5 10mm。所述熱處理的溫度，一般可用300°C，在200 400°C范圍內(nèi)對功能材料的形成沒有影響。本發(fā)明的有益效果在于通過準(zhǔn)二維超薄液層內(nèi)的電化學(xué)沉積方法，經(jīng)退火處理過程制備出具有良好光學(xué)、電學(xué)、氣敏性質(zhì)的微納米CuO和In2O3異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)。這種材料的潛在的物理化學(xué)性質(zhì)是由兩種納米材料本身具有良好光電性質(zhì)及氣敏特性決定的，將兩種材料構(gòu)成一個異質(zhì)結(jié)體系不僅具有復(fù)合材料本身的諸多性質(zhì)，也具有因某一種材料的氣敏 特性引起的異質(zhì)結(jié)體系的電學(xué)性質(zhì)的變化，所以該周期性異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有區(qū)別于單一材料不具備的潛在應(yīng)用價值。這種材料具有穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)，并且由于電沉積制備的異質(zhì)結(jié)材料表比面積較大，使材料本身具有較高的靈敏度，對外界環(huán)境因素的利用，比如光或者氣體的利用率有很大提高。同時，經(jīng)過熱處理后的材料具有較高的穩(wěn)定性，這種材料做成的器件可以長期暴露于空氣中而不必?fù)?dān)心溫度變化及氧化及對器件產(chǎn)生影響，既提高了微納米器件的利用率也延長了其壽命，并且節(jié)省資源，保護了環(huán)境。


圖I是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的SEM圖片。圖I中可以看出這種材料具有良好的周期性結(jié)構(gòu)，呈珍珠鏈狀。圖中隆起的部分(較亮的部分)為氧化銅，低谷的部分(暗色的部分)為氧化銦。圖2是示波器顯示的實施例2用于制備CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期性結(jié)構(gòu)功能材料的方波沉積電壓波形圖的照片。圖2中顯示的沉積電壓頻率為0. 5Hz，最低電壓0. 8V,最聞電壓I. 4V。圖3是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料中的CuO的HRTEM圖像。為CuOAn2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的隆起部分，這時的生長電壓相對較小，顆粒尺寸相對較大。圖4是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料In2O3的HRTEM圖像。為Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的低谷部分,這時生長電壓相對較高,顆粒尺寸也較小。由圖3和圖4可以看出該異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是由CuO和In2O3的納米晶組成的。圖5是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料CuO的電子衍射圖像。電子衍射圖片I 5分別對應(yīng)(110)、(002)、(-112)、(020)、(-202)晶面；
圖6是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料In2O3的電子衍射圖像。電子衍射圖片衍射環(huán)分別對應(yīng)(006)、(113)、(024)、(116)、(312)晶面。圖7是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料對應(yīng)Ols的XPS譜圖。其中Ols原子的能級分布，對應(yīng)著529. 8eV，531. 7eV，對已經(jīng)得到曲線進行高斯擬合，得到三個強度不同的峰，分別對應(yīng)著能級529. 8eV、531. 25eV和532. leV。能級529. 8eV對應(yīng)著In203/Cu0晶格中的氧，而531. 25eV主要是以(-0H)的形式存在于樣品之中，而532. IeV對應(yīng)的氧是以樣品中吸附于樣品表面的氧的形式存在。圖8是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料對應(yīng)In3d的XPS譜圖。圖9是實施例2制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料對應(yīng)Cu2p的XPS譜 圖。圖10是Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料在不同溫度時光輻照對電學(xué)性質(zhì)影響的I-V曲線，由于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的存在，對光的利用率提高，電子空穴對的復(fù)合受到抑制，在外電場作用下整體的導(dǎo)電率增強。實線部分為不同實驗溫度下，無光輻照條件下的I-V曲線，虛線部分為在光輻照的條件下對應(yīng)于實線部分的I-V變化曲線。從圖10中分析可知，CuO/In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料的具有良好的光電特性。圖11是Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料在常溫時對硫化氫氣體的I_V曲線。圖12是Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料在常溫時對硫化氫氣體的即時電流曲線，從中可以明顯看出微納米材料對H2S氣體很敏感。圖13是Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料在常溫時對氨氣氣體的即時電流曲線，可以看出異質(zhì)結(jié)材料對氨氣的響應(yīng)度非常高，在充入氨氣前后，材料的電導(dǎo)率變化明顯。綜合圖12和圖13說明本材料具有良好的氣敏性能，可應(yīng)用于電阻式氣敏傳感器等領(lǐng)域。
具體實施例方式以下實施例中，所用的硝酸銅是Cu(NO3)2 3H20，所用的硝酸銦是In(NO3)3 4.5H20o實施例II)采用去離子水，用硝酸調(diào)制pH值到4. 0,取30mL,加入0. 2174g硝酸銅和0. 1718g硝酸銦，超聲lOmin，制成均勻電解液。2)在溫度可控的生長室內(nèi)，以表面氧化的硅片作為基底，將厚度約30 兩銅箔電極平行的放在基底上，兩電極間隔5 10mm，在電極間滴加電解液，蓋上蓋玻片，用濾紙吸干基底邊緣多余的電解液。3)利用低溫恒溫循環(huán)器及半導(dǎo)體制冷元件將電解液制冷結(jié)冰，使冰層均勻覆蓋在基底上，將生長溫度降至零下3. 5度放置20min。4)在電極兩端施加0. 5Hz的方波電壓(0. 8V-1. 4V)，使Cu2O和In(OH)3周期性交替生長。5)以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，及時作出反饋，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干。
6)將吹干后的樣品放在熱處理裝置中在300°C加熱2 3h，取出樣品，得到CuO/In2O3微納米異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)材料。以上條件得到的CuOAn2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的面積較小，沉積部分的時間較長，異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有周期性，但周期不夠清晰。實施例2I)采用去離子水，用硝酸調(diào)制pH值到3. 0,取30mL,加入0. 2174g硝酸銅和
0.1718g硝酸銦，超聲lOmin，制成均勻電解液。2)在溫度可控的生長室內(nèi)，以表面氧化的硅片作為基底，將厚度約30 兩銅箔 電極平行的放在基底上，兩電極間隔5 10mm，在電極間滴加電解液，蓋上蓋玻片，用濾紙吸干基底邊緣多余的電解液。3)利用低溫恒溫循環(huán)器及半導(dǎo)體制冷元件將電解液制冷結(jié)冰，使冰層均勻覆蓋在基底上，將生長溫度降至零下3. 5度放置20min。4)在電極兩端施加0. 5Hz的方波電壓(0. 8V-1. 4V)，使Cu2O和In(OH)3周期性交替生長。5)以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，及時作出反饋，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干。6)將吹干后的樣品放在熱處理裝置中在300°C加熱2 3h，取出樣品，得到CuO/In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料。圖I展示了半導(dǎo)體微納米材料的掃描電鏡圖片，圖2、圖3為高分辨及透射電鏡表征。以上條件制備的CuOAn2O3微納米異質(zhì)周期性結(jié)構(gòu)功能材料出現(xiàn)了大面積的隆起部分和低谷部分周期性交替分布，周期更緊密清晰，每個周期的長度約為0. 5 I. 5微米。實施例3I)采用去離子水，用硝酸調(diào)制pH值到2. 0,取30mL,加入0. 2174g硝酸銅和
0.1718g硝酸銦，超聲lOmin，制成均勻電解液。2)在溫度可控的生長室內(nèi)，以表面氧化的硅片作為基底，將厚度約30iim兩銅箔電極平行的放在基底上，兩電極間隔5 10mm，在電極間滴加電解液，蓋上蓋玻片，用濾紙吸干基底邊緣多余的電解液。3)利用低溫恒溫循環(huán)器及半導(dǎo)體制冷元件將電解液制冷結(jié)冰，使冰層均勻覆蓋在基底上，將生長溫度降至零下3. 5度放置20min.4)在電極兩端施加0. 5Hz的方波電壓(0. 8V-1. 4V)，使Cu2O和In(OH)3周期性交替生長。5)以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，及時作出反饋，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干。6)將吹干后的樣品放在熱處理裝置中在300°C加熱2 3h，取出樣品，得到CuO/In2O3異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)材料。以上條件制備的CuOAn2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料具有周期性，但周期不夠清晰，生長緩慢，在沉積過程中大量離子聚集在生長前端，造成擁堵。實施例4I)采用去離子水，用硝酸調(diào)制pH值到3. O，取30mL，加入0. 2174g硝酸銅和·0.1718g硝酸銦，超聲lOmin，制成均勻電解液。2)在溫度可控的生長室內(nèi)，以表面氧化的硅片作為基底，將厚度約30iim兩銅箔電極平行的放在基底上，兩電極間隔5 10mm，在電極間滴加電解液，蓋上蓋玻片，用濾紙吸干基底邊緣多余的電解液。3)利用低溫恒溫循環(huán)器及半導(dǎo)體制冷元件將電解液制冷結(jié)冰，使冰層均勻覆蓋在基底上，將生長溫度降至零下3. 5度放置20min.4)在電極兩端施加0. 2Hz的方波電壓(0. 8V_1. 4V)，使Cu2O和In(OH)3周期性交替生長。
5)以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，及時作出反饋，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干。6)將吹干后的樣品放在熱處理裝置中在300°C加熱3h，取出樣品，得到Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料。以上條件制備的CuOAn2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料周期性明顯，異質(zhì)結(jié)構(gòu)在單個周期內(nèi)的生長面積增大。實施例5I)采用去離子水，用硝酸調(diào)制pH值到3. 0,取30mL,加入0. 2174g硝酸銅和0.3437g硝酸銦，超聲lOmin，制成均勻電解液。2)在溫度可控的生長室內(nèi)，以表面氧化的硅片作為基底，將厚度約30 兩銅箔電極平行的放在基底上，兩電極間隔5 10mm，在電極間滴加電解液，蓋上蓋玻片，用濾紙吸干基底邊緣多余的電解液。3)利用低溫恒溫循環(huán)器及半導(dǎo)體制冷元件將電解液制冷結(jié)冰，使冰層均勻覆蓋在基底上，將生長溫度降至零下3. 5度放置20min.4)在電極兩端施加0. 5Hz的方波電壓(0. 8V-1. 4V)，使Cu2O和In(OH)3周期性交替生長。5)以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，及時作出反饋，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干。6)將吹干后的樣品放在熱處理裝置中在400°C加熱2 3h，取出樣品，得到CuO/In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料。以上條件制備的Cu0/In203微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料面積較大，生長速度較快，但是分叉較多，有極少量金屬In和Cu生成，熱處理過程中溫度的要求增高。
權(quán)利要求
1.一種CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料，由隆起部分和低谷部分周期性交替組裝而成；所述的隆起部分，是由納米CuO堆積形成，堆積高度相對較大；所述的低谷部分，是由納米In2O3堆積形成,堆積高度相對較??；所述的周期性，是一條隆起的CuO和相鄰的一條低谷的In2O3構(gòu)成一個周期,每個周期的長度為0. 5 I. 5微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料，其特征在于，所述的納米CuO,粒徑在0. 2 0. 6微米；所述的納米In2O3,粒徑在0. I 0. 5微米。
3.一種權(quán)利要求I的CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的制備方法，有電沉積和熱處理兩個步驟； 所述的電沉積步驟，用調(diào)節(jié)PH值為2. 0 4. 0的去離子水、硝酸銅和硝酸銦配置電解液，其中硝酸銅和硝酸銦的摩爾比為I 2 I,電解液濃度以硝酸銦摩爾數(shù)計為0. 15 0.3mol/L ;用表面氧化的硅片作為基底，放置在溫度可控的生長室內(nèi)，將一對銅箔電極平行的放在基底上，在兩電極間滴上電解液，蓋上玻璃片；使電解液制冷結(jié)冰，并在零下3 4°C靜置20 60分鐘；再在銅箔電極上施加0. 8 1.4V、頻率0. 2 0. 5HZ的方波電壓，使Cu2O和In(OH)3周期性交替沉積；以光學(xué)顯微鏡實時觀測樣品生長情況，待樣品不再生長，將樣品用去離子水清洗、吹干，得到Cu2O和In(OH)3納米陣列結(jié)構(gòu)材料； 所述的熱處理步驟，是將Cu2O和In(OH)3納米陣列結(jié)構(gòu)材料樣品在200 400°C下加熱2 3小時,得到CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的制備方法，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)pH值為2. 0 4. 0，是使用硝酸調(diào)節(jié)pH值的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料的制備方法，其特征在于，所述的電極，厚度在20 40 iim，兩電極的間距在5 10mm。
全文摘要
本發(fā)明的CuO和In2O3微納米異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)功能材料及其制備方法屬于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)領(lǐng)域。功能材料由隆起部分和低谷部分周期性交替組裝而成；隆起部分是由納米CuO堆積形成，低谷部分是由納米In2O3堆積形成；一條隆起的CuO和相鄰的一條低谷的In2O3構(gòu)成一個周期。制備方法是在硝酸根存在的溶液中，在方波電勢的作用下，Cu2O和In(OH)3被交替沉積出來，再經(jīng)過高溫處理過程，得到CuO和In2O3異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料。本發(fā)明制備出的功能材料具有良好光學(xué)、電學(xué)、氣敏性質(zhì)和較高的穩(wěn)定性；本發(fā)明采用不同頻率的生長電壓制備出周期不同的異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，具有生長面積可控、周期性可調(diào)的特點。
文檔編號C25D5/18GK102747398SQ20121022492
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者張明喆, 高亮 申請人:吉林大學(xué)