一种孤立ZnO微米棒的制备方法与流程

本发明涉及一种孤立zno微米棒的制备方法，属于半导体微纳结构制备技术领域。

背景技术：

zno是ⅱ-ⅵ族直接带隙化合物半导体材料，禁带宽度为3.37ev，室温下激子束缚能高达60mev，远高于室温热离化能（26mev），历经多年的发展，zno基半导体材料的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。zno具有丰富的纳米结构，尤其是zno纳米阵列容易实现尺寸、形貌和生长位置的调控，可以显著增强光的散射和电子的传输，在太阳能电池、发光二极管、紫外探测、气敏传感器、光电化学制氢等领域具有广泛的应用。

随着科技的发展，人们对器件的性能、灵敏度、尺寸等提出了更高的要求，纳米结构由于具有优异的小尺寸效应、表面与界面效应和量子尺寸效应等特性在维纳光电子器件中具有广泛的应用。近年来，是单纳米线、纳米棒、纳米管等器件发展迅速，对纳米结构的生长及调控提出了更高的要求。现有制备zno纳米阵列的方法制备工艺复杂、纯度低、难以实现单根纳米棒的分离。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种孤立的、易于剥离的zno微米棒的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种孤立zno微米棒的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、清洗单晶硅衬底，吹干后放入衬底托盘；

步骤二、将衬底载入真空室，对真空室腔体抽真空；

步骤三、对au和ti靶材进行预处理；

步骤四、采用电子束沉积法沉积au/ti薄膜，衬底温度为室温，沉积电压为10kv，沉积au和ti的厚度分别为50nm和20nm；

步骤五、采用水热法在衬底上生长zno微米棒，前驱体为硝酸锌和六次甲基四胺，溶剂为去离子水，生长温度为70-90摄氏度；

步骤六、生长结束后取出样品用去离子水清洗干净后晾干。

对上述技术方案的进一步设计为：所述步骤一中，将单晶硅衬底分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗15分钟后用氮气吹干。

所述步骤二中，对真空室腔体抽真空，使得真空室的真空度达到6×10^-6pa。

所述步骤三中靶材预处理为对靶材预轰击。

所述步骤五中，水热法在生长zno微米棒的时间为24小时。

本发明的有益效果为：

本发明采用水热法和电子束沉积法相结合在单晶硅衬底上制备了孤立的zno微米棒。所制备的微米棒尺寸易于控制，随生长温度升高，直径逐渐减小，随生长时间增加，长度逐渐增加。zno微米棒在金属表面生长，易于剥离，是制备单微纳米光电子器件的理想材料，在光电探测、太阳能电池背电极等领域具有广泛的应用。

附图说明

图1为实施例一方法制备的zno微米棒的扫描电子显微镜图像；

图2为实施例二方法制备的zno微米棒的扫描电子显微镜图像；

图3为实施例三方法制备的zno微米棒的扫描电子显微镜图像。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

本实施例采用电子束沉积法制备au/ti薄膜。将单晶硅衬底分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗15分钟后用氮气吹干备用。电子束沉积法制备au/ti薄膜采用的靶材为高纯au和ti靶材，在沉积前，先将沉积腔真空度抽至6×10^-6pa，在沉积薄膜前，先对靶材预轰击，清除靶材表面的污染物；沉积过程中衬底温度为室温，沉积电压为10kv，沉积au和ti的厚度分别为50nm和20nm；

采用水热法制备zno微米棒，容器为水热反应釜，前驱体为硝酸锌和六次甲基四胺，溶剂为去离子水，生长温度为70摄氏度，时间为24小时，生长完成后取出样品冷却到室温并用去离子清洗干净后晾干。

图1是通过本实施例方法制备的氧化锌微米棒的扫描电子显微镜图像，从图中可以看出所制备的微米棒孤立且分布均匀，直径约为1.1微米，长度约为6.5微米；

实施例二

本实施例采用电子束沉积法制备au/ti薄膜。将单晶硅衬底分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗15分钟后用氮气吹干备用。电子束沉积法制备au/ti薄膜采用的靶材为高纯au和ti靶材，在沉积前，先将沉积腔真空度抽至6×10^-6pa，在沉积薄膜前，先对靶材预轰击，清除靶材表面的污染物；沉积过程中衬底温度为室温，沉积电压为10kv，沉积au和ti的厚度分别为50纳米和20纳米；

采用水热法制备zno微米棒，容器为水热反应釜，前驱体为硝酸锌和六次甲基四胺，溶剂为去离子水，生长温度为80摄氏度，时间为24小时，生长完成后取出样品冷却到室温并用去离子清洗干净后晾干。

图2是通过本实施例方法制备的氧化锌微米棒的扫描电子显微镜图像，从图中可以看出所制备的微米棒孤立且分布均匀，顶端为尖端结构，直径约为0.9微米，长度约为4-5微米；

实施例三

本实施例采用电子束沉积法制备au/ti薄膜。将单晶硅衬底分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗15分钟后用氮气吹干备用。电子束沉积法制备au/ti薄膜采用的靶材为高纯au和ti靶材，在沉积前，先将沉积腔真空度抽至6×10^-6pa，在沉积薄膜前，先对靶材预轰击，清除靶材表面的污染物；沉积过程中衬底温度为室温，沉积电压为10kv，沉积au和ti的厚度分别为50nm和20nm；

采用水热法制备zno微米棒，容器为水热反应釜，前驱体为硝酸锌和六次甲基四胺，溶剂为去离子水，生长温度为90摄氏度，时间为24小时，生长完成后取出样品冷却到室温并用去离子清洗干净后晾干。

图3是通过本实施例方法制备的氧化锌微米棒的扫描电子显微镜图像，从图中可以看出所制备的微米棒孤立且分布均匀，顶端为尖端结构，直径约为0.7微米，长度约为3-4微米。

本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除