核壳型Mn:ZnO/Mn:ZnS稀磁半导体异质纳米材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种核壳型Mn:ZnO/Mn:ZnS稀磁半导体异质纳米材料及其制备方法，属于自旋电子学和光电子学交叉领域。所述材料以Mn掺杂ZnO稀磁半导体纳米棒为核，以Mn掺杂ZnS纳米颗粒为壳层；制备方法首先采用水热法制备Mn掺杂ZnO纳米棒，然后将其分散于硫代乙酰胺溶液，在水浴锅中进行硫化反应，将反应沉淀洗涤、干燥即得到本发明的稀磁半导体异质纳米材料；该材料在室温下具有铁磁性，居里温度高于300K，且具有明显的紫外和可见光发光特性，在自旋电子学和光电子学领域具有重要的研究意义和良好的应用前景；所述材料制备方法步骤简单，壳层厚度和Mn掺杂量易于控制，实验设备简单，易操作，反应条件温和，制备成本低。

主权项

核壳型Mn:ZnO/Mn:ZnS稀磁半导体异质纳米材料的制备方法，其特征在于：具有以下步骤：步骤一、制备Mn:ZnO纳米棒：首先将分析纯锌盐配置成70～90mL的浓度为0.05mol/L～0.1mol/L的无水乙醇或水溶液，然后按照锰离子和锌离子摩尔比为0.01:1～0.08:1，向溶液中加入分析纯锰盐，在室温下搅拌使锌盐和锰盐充分溶解；在持续搅拌条件下，向上述溶液中逐滴加入35mL～45mL浓度为0.5mol/L～0.8mol/L的氢氧化钠无水乙醇或水溶液，使溶液pH值在10～14，溶液中的Zn离子、Mn离子与OH^‑充分反应生成沉淀；继续搅拌20～30min，将生成沉淀的浊液转入带聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，控制填充率70%～90%，并将反应釜密封后置于高温烘箱内，升温至120℃～150℃，保温12～18小时，得到的纳米棒长度为100～800nm，直径为20～60nm；待反应釜冷却至室温，将内胆中的沉淀物收集、洗涤、干燥即得到Mn:ZnO纳米棒，备用；步骤二、制备核壳型Mn:ZnO/Mn:ZnS异质纳米材料：将步骤一中制备的Mn:ZnO纳米棒超声分散于25mL～50mL的浓度0.25mol/L～0.4mol/L的硫代乙酰胺无水乙醇或水溶液，并充分搅拌使纳米棒分散均匀，得到悬浊液；将上述悬浊液置于水浴锅中，在50℃～70℃条件下进行0.5～2小时的硫化反应，使Mn掺杂ZnO纳米棒表面生成Mn:ZnS纳米颗粒；反应结束后将沉淀洗涤、干燥即得到核壳型Mn:ZnO/Mn:ZnS稀磁半导体异质纳米材料。