CN102260907A - 一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法 - Google Patents
一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102260907A CN102260907A CN2011101635183A CN201110163518A CN102260907A CN 102260907 A CN102260907 A CN 102260907A CN 2011101635183 A CN2011101635183 A CN 2011101635183A CN 201110163518 A CN201110163518 A CN 201110163518A CN 102260907 A CN102260907 A CN 102260907A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zno
- array
- preparation
- quartz boat
- nanometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明涉及ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法，先在衬底上沉积一层（002）取向的ZnO薄膜；然后将Zn粉、ZnO粉、石墨和掺杂源混合作为源材料，放入一端开口的石英舟的密闭端一侧，将衬底置于石英舟的开口端一侧，石英舟放在水平管式炉反应室中，石英舟开口端处于气流的下方向，反应室抽真空，源材料加热到550～650℃，向反应室通入Ar或N2为载气，O2为反应气体，保温生长下层ZnO纳米棒阵列；停止通入气体，继续升温至850～950℃，通入载气和O2，保温生长上层ZnO纳米棒阵列，形成ZnO纳米同质p-n结阵列。本发明方法仅由一次升温过程完成，简单易行，可实现不同掺杂的ZnO纳米同质p-n结阵列，同质结高度一致，性能优异，尺寸均一，分布均匀，有利于提高ZnO纳米器件的特性。
Description
技术领域
本发明涉及ZnO纳米阵列的制备方法，尤其涉及一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法。
背景技术
ZnO是一种典型的半导体光电材料，特别是一种理想的短波长发光器件材料。为制备ZnO基光电器件，如发光二极管、激光器、探测器等，人们需要生长各种类型的同质结，如同质p-n结、同质p-p结、同质n-n结等。相对于异质结而言，同质结具有晶格失配小、器件效率高等优点。目前，基于ZnO薄膜材料的同质结研究很多，也容易制备，但是基于ZnO纳米材料的同质结却比较难以制备。ZnO具有丰富多彩的纳米结构形态，特别是一维纳米材料，如纳米棒、纳米线、纳米管等。ZnO纳米光电器件的研究备受关注，基于此，ZnO纳米同质结也得到越来越多的研究。目前ZnO纳米同质结阵列也有少数报道，但都是采用不同的设备分步生长或者采用特殊的手段间隔生长，工艺复杂，操作困难，且可重复性不好。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法。
本发明的ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法，该ZnO纳米同质结阵列包括衬底，在衬底上自下而上依次有ZnO薄膜，下层ZnO纳米棒阵列和上层ZnO纳米棒阵列，制备步骤如下：
1）在衬底上沉积一层（002）取向的ZnO薄膜；
2）将纯Zn粉、纯ZnO粉、纯石墨和掺杂源按质量比1:2:1:0～0.3混合作为源材料，放入一端开口的石英舟的密闭端一侧，将衬底置于石英舟的开口端一侧，石英舟放置在水平管式炉反应室中，石英舟开口端处于气流的下方向，反应室真空度抽至低于10Pa，源材料加热到550～650℃，向反应室通入Ar或N2为载气，O2为反应气体，载气与O2的流量比为100:1.5～100:3.5，保温，生长下层ZnO纳米棒阵列；停止通入气体，继续升温至850～950℃，以100:0.5～100:1.5的流量比通入载气和O2，保温，生长上层ZnO纳米棒阵列，形成ZnO纳米同质p-n结阵列。
上述的衬底为蓝宝石、石英、硅或氧化锌片。
所述的掺杂源可以为三磷酸钠、氯化钠、焦磷酸钠等钠盐。
所述的Zn粉、ZnO粉和石墨的纯度均为分析纯。
本发明方法可以通过选择掺杂源材料实现不同掺杂的ZnO纳米同质p-n结阵列。
ZnO纳米同质p-n结阵列制备制备过程中，在550～650℃的温度下，ZnO粉和石墨不参加反应，生长原材料为Zn粉，得到下层ZnO纳米棒阵列；在850～950℃的温度下，Zn粉耗尽，生长原材料为ZnO粉和石墨，得到上层ZnO纳米棒阵列；掺杂源材料根据其自身性质选择在550～650℃或850～950℃的温度下参与反应，实施ZnO纳米材料的掺杂。
上、下层ZnO纳米棒阵列的长度由保温时间决定。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1）ZnO纳米同质p-n结阵列的生长采用水平管式炉设备，仅由一次升温过程完成，生长设备简单，工艺简单，易于操作，可重复性好，可实现工业大规模生产；
2）在由低温（550～650℃）生长阶段向高温（850～950℃）生长阶段的升温过程中，先行生长的下层ZnO纳米棒阵列会很好地处于“激活”状态，有利于后续上层ZnO纳米棒在前述生长的下层ZnO纳米棒上沿长度方向继续生长，从而形成ZnO纳米同质p-n结阵列。
3）ZnO纳米同质p-n结阵列结晶质量好，尺寸均一，分布均匀，同质结高度一致，性能优异，有利于提高ZnO纳米器件的特性。
附图说明
图1是本发明所用的水平管式炉设备示意图。图中，1为气体通入口；2为气体排出口；3为原材料；4为石英舟；5为衬底；6为水平管式炉。
图2是ZnO纳米同质结阵列的结构示意图。图中，7为上层ZnO纳米棒阵列；8为下层ZnO纳米棒阵列；9为ZnO薄膜； 5为衬底。
图3是ZnO纳米同质结阵列的扫描电镜（SEM）图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
1）以单晶硅片为衬底，由磁控溅射方法预先在衬底上沉积一层厚度为300nm的（002）取向ZnO薄膜；
2）将纯度均为分析纯的Zn粉、ZnO粉、石墨和三磷酸钠按质量比1:2:1:0.2混合作为源材料，放入一端开口的石英舟的密闭端一侧，将衬底置于石英舟的开口端一侧，石英舟放置在水平管式炉反应室中，石英舟开口端处于气流的下方向，反应室真空度抽至5Pa，源材料加热到550℃，向反应室通入N2为载气，O2为反应气体，N2与O2的流量比为100:2，保温30分钟，生长下层掺杂ZnO纳米棒阵列p型层；停止通入气体，继续升温至950℃，以100:1的流量比通入N2和O2，保温30分钟，生长上层本征ZnO纳米棒阵列，形成ZnO纳米同质p-n结阵列。最后随炉冷却至室温，取出产品。其SEM图如图3所示。由图可见，制得的ZnO纳米同质p-n结阵列尺寸均一，分布均匀，同质结高度一致，性能优异，有利于提高ZnO纳米器件的特性。
实施例2：
1）以单晶硅片为衬底，由磁控溅射方法预先在衬底上沉积一层厚度为300nm的（002）取向ZnO薄膜；
2）将纯度均为分析纯的Zn粉、ZnO粉、石墨和焦磷酸钠按质量比1:2:1:0.05混合作为源材料，放入一端开口的石英舟的密闭端一侧，将衬底置于石英舟的开口端一侧，石英舟放置在水平管式炉反应室中，石英舟开口端处于气流的下方向，反应室真空度抽至5Pa，源材料加热到550℃，向反应室通入N2为载气，O2为反应气体，N2与O2的流量比为100:2，保温30分钟，生长下层本征ZnO纳米棒阵列；停止通入气体，继续升温至950℃，以100:1的流量比通入N2和O2，保温30分钟，生长上层掺杂ZnO纳米棒阵列p型层，形成ZnO纳米同质p-n结阵列。
Claims (3)
1.一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法，其特征在于该ZnO纳米同质结阵列包括衬底（10），在衬底上自下而上依次有ZnO薄膜（9），下层ZnO纳米棒阵列（8）和上层ZnO纳米棒阵列（7），制备步骤如下：
1）在衬底上沉积一层（002）取向的ZnO薄膜；
2）将纯Zn粉、纯ZnO粉、纯石墨和掺杂源按质量比1:2:1:0～0.3混合作为源材料，放入一端开口的石英舟的密闭端一侧，将衬底置于石英舟的开口端一侧，石英舟放置在水平管式炉反应室中，石英舟开口端处于气流的下方向，反应室真空度抽至低于10Pa，源材料加热到550～650℃，向反应室通入Ar或N2为载气，O2为反应气体，载气与O2的流量比为100:1.5～100:3.5，保温，生长下层ZnO纳米棒阵列；停止通入气体，继续升温至850～950℃，以100:0.5～100:1.5的流量比通入载气和O2，保温，生长上层ZnO纳米棒阵列，形成ZnO纳米同质p-n结阵列。
2.按权利要求1所述的ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法，其特征在于掺杂源为三磷酸钠、氯化钠或焦磷酸钠。
3.按权利要求1所述的ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法，其特征在于所述的衬底为蓝宝石、石英、硅或氧化锌片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110163518 CN102260907B (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110163518 CN102260907B (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102260907A true CN102260907A (zh) | 2011-11-30 |
| CN102260907B CN102260907B (zh) | 2013-03-13 |
Family
ID=45007733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110163518 Expired - Fee Related CN102260907B (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102260907B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102583227A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-07-18 | 浙江大学 | 一种ZnO三维同质pn结纳米阵列及其制备方法 |
| CN103074683A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-01 | 合肥工业大学 | ZnO同轴同质pn结纳米棒及其制备方法 |
| CN104221133A (zh) * | 2012-04-17 | 2014-12-17 | 赢创工业集团股份有限公司 | 包含羟-锌-化合物的氨配制品 |
| WO2018082251A1 (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | 华南师范大学 | 一种带有GaN纳米线阵列的紫外探测器及其制作方法 |
| CN108103481A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 无锡盈芯半导体科技有限公司 | 衬底自动挟式石英舟 |
| CN113174583A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-27 | 杭州电子科技大学 | 开口石英舟及大面积连续二维过渡金属硫化合物薄膜的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475825B2 (en) * | 1998-08-03 | 2002-11-05 | The Curators Of The University Of Missouri | Process for preparing zinc oxide films containing p-type dopant |
| CN201084747Y (zh) * | 2007-07-13 | 2008-07-09 | 浙江大学 | 一种ZnO基发光二极管 |
| CN101538062A (zh) * | 2009-04-14 | 2009-09-23 | 北京科技大学 | 一种纳米ZnO半导体结阵列及其制备方法 |
-
2011
- 2011-06-17 CN CN 201110163518 patent/CN102260907B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475825B2 (en) * | 1998-08-03 | 2002-11-05 | The Curators Of The University Of Missouri | Process for preparing zinc oxide films containing p-type dopant |
| CN201084747Y (zh) * | 2007-07-13 | 2008-07-09 | 浙江大学 | 一种ZnO基发光二极管 |
| CN101538062A (zh) * | 2009-04-14 | 2009-09-23 | 北京科技大学 | 一种纳米ZnO半导体结阵列及其制备方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102583227A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-07-18 | 浙江大学 | 一种ZnO三维同质pn结纳米阵列及其制备方法 |
| CN102583227B (zh) * | 2012-03-13 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 一种ZnO三维同质pn结纳米阵列及其制备方法 |
| CN104221133A (zh) * | 2012-04-17 | 2014-12-17 | 赢创工业集团股份有限公司 | 包含羟-锌-化合物的氨配制品 |
| CN104221133B (zh) * | 2012-04-17 | 2018-03-06 | 赢创德固赛有限公司 | 包含羟‑锌‑化合物的氨配制品 |
| CN103074683A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-01 | 合肥工业大学 | ZnO同轴同质pn结纳米棒及其制备方法 |
| CN103074683B (zh) * | 2013-01-25 | 2015-03-11 | 合肥工业大学 | ZnO同轴同质pn结纳米棒及其制备方法 |
| WO2018082251A1 (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | 华南师范大学 | 一种带有GaN纳米线阵列的紫外探测器及其制作方法 |
| CN108103481A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 无锡盈芯半导体科技有限公司 | 衬底自动挟式石英舟 |
| CN113174583A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-27 | 杭州电子科技大学 | 开口石英舟及大面积连续二维过渡金属硫化合物薄膜的制备方法 |
| CN113174583B (zh) * | 2021-03-16 | 2023-02-24 | 杭州电子科技大学 | 开口石英舟及大面积连续二维过渡金属硫化合物薄膜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102260907B (zh) | 2013-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102260907B (zh) | 一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法 | |
| JP5364782B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| CN102320758A (zh) | 一种核壳结构ZnO纳米同质节阵列的制备方法 | |
| JP5520496B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| CN105463580A (zh) | 一种硒化镉或硫化镉二维单晶纳米片的制备方法 | |
| CN103489967A (zh) | 一种氧化镓外延膜的制备方法及氧化镓外延膜 | |
| CN104962858A (zh) | 基于GaAs衬底的氧化镓薄膜及其生长方法 | |
| CN103924298A (zh) | 一种氧化镓异质结结构及其生长方法和专用装置 | |
| CN112647130B (zh) | 一种低压化学气相沉积生长氧化镓薄膜的方法 | |
| Auer et al. | Ultrafast VLS growth of epitaxial β-Ga2O3 nanowires | |
| CN103400760A (zh) | 一种在硅衬底上生长硒化铋单晶薄膜的方法及装置 | |
| CN104952989B (zh) | 外延结构 | |
| JP5269414B2 (ja) | 大気圧水素プラズマを用いた膜製造方法、精製膜製造方法及び装置 | |
| CN108423643A (zh) | 一种通过控制气体流量在云母衬底上制备硒化铋纳米片的方法 | |
| CN100580155C (zh) | 一种化学气相传输方法生长氧化锌晶体的方法 | |
| Hong et al. | Selective formation of GaN-based nanorod heterostructures on soda-lime glass substrates by a local heating method | |
| CN108707875B (zh) | 一种管式cvd炉用接头、二维材料及其生长装置和方法 | |
| CN109023296B (zh) | 一种在氟金云母衬底上化学气相沉积生长钼钨硒合金的方法 | |
| CN108330536B (zh) | PA-MBE同质外延高质量GaN单晶薄膜的制备方法 | |
| CN110364418B (zh) | 一种生长在SiO2衬底上的二维InGaS纳米材料及其制备方法 | |
| CN108461382B (zh) | 一种实现拓扑绝缘体硒化铋纳米材料Cu掺杂的制备方法 | |
| CN101235483A (zh) | 利用直流反应磁控溅射制备p-ZnMgO薄膜的方法 | |
| CN103013500B (zh) | 一种Zn/ZnO复合发光材料的制备方法 | |
| CN105543795A (zh) | 一种多晶碳化硅薄膜的生长方法 | |
| CN109382087A (zh) | 一种二氧化锡-锡酸锌核壳纳米线及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130313 Termination date: 20180617 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |