氧化镓纳米结构的制备方法

氧化镓纳米结构的制备方法

关于氧化镓纳米材料的制备方法有很多，包括水热法、脉冲激光沉积( PLD) 、微波等离子体法、碳热还原法、化学气相沉积法、金属有机化学气相沉积法、 机械剥离法、激光烧蚀法、电纺丝法等。鉴于激光烧蚀法 、脉冲激光沉积 、微波等离子体法等方法实验成本较高且操作较复杂，本文选取反应装置简单 、 操作简易灵活的 5 种制备方法进行介绍 。

1、热氧化法

热氧化法(有时亦称为热退火法)主要是通过直接对衬底或其他载体上的源材料进行高温处理，使其进行原位生长，从而获得所需要的纳米结构的一种方式。

热氧化法的优点是操作简便 、 成本较低 ， 缺点是不利于对产物形貌的控制 、 产量较低。

2、化学气相沉积法

化学气相沉积法 ( CVD) 是一种常见的制备纳米材料的技术，该方法是在高温条件下，通过载气的运输将气相反应物沉积在衬底上制备纳米材料。

化学气相沉积法具有以下优势 : (1)反应装置简单，操作简易灵活； (2) 产物结晶度高；(3)实验中各个变量相对较易调控；(4)重复性较好。缺点是操作过程中易引入杂质，实验中各个变量的细微变化会对产物形貌产生较大的影响。

3、水热法

水热法主要是以羟基氧化镓为前驱体来获得Ga203纳米结构:首先通过不同的反应得GaOOH前驱体，如将 GaN 与不同碱性物质 ( NaOH，NH 4 OH 和 Na2CO3等)反应;再由GaOOH 进一步转化为α-Ga2O3和β-Ga2O3相 ， 并生成不同的形貌。值得注意的是，温度在此方法中对形貌具有重要的影响。

水热法是生长氧化镓最有效的方式之一，其优点是制备成本低;反应装置简单，无复杂的实验流程;所得产物分布及反应较均匀，纯度较高;反应所需温度较低。缺点是需要反应物具有可溶性等一定条件;实验具有一定的危险，反应釜在高温高压下可能会爆炸;反应过程、实验机理等无法进行精确把握。

4、机械剥离法

机械剥离法是一种通过物理方式制备二维纳米材料的方法，目前国际上目前已经通过机械剥离法从大块材料上剥落了石墨烯、黑磷和MoS2等材料。该方法首先通过胶带的反复粘贴进而达到体块材料剥离的目的，然后将胶带上的层状产物移至衬底，在衬底上即可得到所需产物。

利用机械剥离法，可以获得可裂解的( 100 )或( 001 )面的β- 氧化镓纳米片并用于器件的制备，但此方法所得的纳米片的厚度通常在100 nm以上。该方法的优点是操作简便、所得二维材料的缺陷少、成本低。缺点为生产效率低、无法进行大批量生产、形貌可控性低、重复性差。

5、模板法

模板法是一种制备一维材料的重要手段，主要可分为软模板法和硬模板法，运用该种方法的同时往往辅以水热法、气相沉积法等，通过对模板调控进而控制产物的形貌，其中使用最为广泛的是阳极氧化铝膜(AAM)。这种方法，一般先将反应物转变为气相或液相的形式，填充到模板的孔隙中进行反应 ; 再采用合适的方式将模板去除，得到与模板孔道相对应的形貌。

模板法的优点是可以对产物的形貌进行较为有效的控制，较为环保、对环境污染少。缺点是操作较为复杂，在实际应用中很难找到与所需孔径、长度和表面化学性质合适的孔道模板，模板很难被彻底去除， 产物不纯。