CN103397382A - 氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体薄膜制备技术领域,尤其涉及一种氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法。本发明的技术方案为:氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,包括以下步骤:1)采用高度(001)取向的ZnO作为种子层,将ZnO种子层放入硝酸锌(Zn(NO3)2)、聚乙烯亚胺(PEI)和六次甲基四胺(HMT)水溶液中外延生长得到(001)择优取向的超长ZnO纳米棒阵列薄膜;2)对薄膜进行快速退火处理,提高ZnO阵列薄膜光致发光性能。该技术能够实现ZnO纳米棒在高于100℃下的连续生长,高温生长条件改善了纳米棒的结晶质量,内部缺陷明显减少,具有优良的光电性能,更有利于在染料敏化太阳能电池、紫外探测器、场效应晶体管、发光二级管、纳米发电机等光电器件中的应用。
Description
技术领域
本发明属于半导体薄膜制备技术领域,尤其涉及一种氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法。
背景技术
氧化锌是一种宽带隙(3.37 eV)的半导体材料,具有良好的光电、压电、催化等性能。近年来,随着纳米技术的发展,科学家们发现一维ZnO阵列结构在传感器、发光二极管、太阳能电池及纳米发电机等领域具有良好的发展前景,制备纳米线、纳米棒、纳米管等一维氧化锌是国内外研究热点之一。
ZnO作为一种宽禁带透明半导体材料,激子结合能高达60 meV,具有优良的激子复合发光性能,适用于研制紫外激光器。
在申请人之前的专利(一种控制氧化锌纳米棒、纳米管阵列取向和形貌的方法,CN200810016893.3)中,曾提出一种液相法制备ZnO纳米棒/纳米管的方法,但水热反应温度是在低于100 ℃条件下,生长2-12小时获得垂直生长的ZnO纳米棒阵列薄膜,ZnO纳米棒的长度不超过10 μm,而且结晶质量较差,使得其光致发光性能在500-700nm区间内有一个明显的缺陷发射峰,本征发射峰相对较弱,无法满足ZnO纳米棒阵列薄膜器件性能要求。
目前,对于超长ZnO纳米线阵列薄膜报道的很多,例如L. Wen,等人利用化学气相法,在950 ℃的高温下,成功的在硅片上制备出180 μm超长ZnO纳米棒阵列薄膜,(L. Wen, K. M. Wong, Y. Fang, M. Wu, Y. Lei. Fabrication and characterization of well-aligned, high density ZnO nanowire arrays and their realizations in Schottky device applications using a two-step approach, J. Mater. Chem., 2011, 21, 7090-7097),Di Gao等利用两步低温(82-87度)水热法成功制备了30 μm 的ZnO纳米棒阵列薄膜,(C. Xu and D. Gao. Two-Stage Hydrothermal Growth of Long ZnO Nanowires for Efficient TiO2 Nanotube-Based Dye-Sensitized Solar Cells, J. Phys. Chem. C, 2012, 116 (12): 7236–7241.),Jijun Qiu等利用低温水热法制备40 μm的高长径比超长ZnO纳米棒阵列薄膜,(J. Qiu, X. Li, W. He, S. J. Park, H. K. Kim, Y. H. Hwang, J. H. Lee, Y. D. Kim. The growth mechanism and optical properties of ultralong ZnO nanorod arrays with a high aspect ratio by a preheating hydrothermal method, 2009, 20(15): 155603.) 但在他们工作中,都没能获得高结晶质量及高紫外光发射的ZnO纳米线阵列薄膜,因此合成高结晶质量,低表面缺陷的ZnO纳米棒阵列薄膜,对其在光电器件中应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有技术的不足,提供了一种氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,本方法可实现ZnO纳米棒在具有ZnO种子层或与纤锌矿ZnO具有相似晶格的衬底上外延生长;通过控制水热生长温度、生长溶液的组成及体积等因素,可以使ZnO纳米棒的长度高达100 μm,是目前溶液法制备ZnO纳米棒最高长度。并且,通过该方法获得的超长ZnO纳米棒结晶质量及光致发光性能显著提高。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,包括以下步骤:
1)采用高度(001)取向的ZnO作为种子层,将ZnO种子层放入硝酸锌(Zn(NO3)2)、聚乙烯亚胺(PEI)和六次甲基四胺(HMT)水溶液中外延生长得到(001)择优取向的超长ZnO纳米棒阵列薄膜;
2)对薄膜进行快速退火处理,提高ZnO阵列薄膜光致发光性能。
本发明所述ZnO种子层采用溶胶-凝胶旋涂法、提拉法、喷涂法、磁控溅射、化学气相沉积或激光脉冲沉积方法在多种衬底上制备。
本发明所述的溶胶-凝胶法在多种衬底上制备实心或中空ZnO种子层薄膜方法,采用以下步骤:
a. 配制种子层前驱体溶液:将等摩尔乙酸锌和稳定剂依次溶解到乙醇中,乙酸锌的浓度为0.075-0.3M,充分搅拌后,密封均化制成种子层前驱体溶液;
b. 沉积衬底的清洗:将衬底进行彻底的清洗;
c. 沉积ZnO种子层:将种子层前驱体溶液以3000-7500 转/min的速度旋涂到衬底表面;
d. 将涂胶后的衬底在180-300 ℃下蒸发溶剂或热解5 min以上;转移到快速退火炉中,在300-800 ℃快速热处理30 -60min,得到实心的ZnO种子层。
本发明所述稳定剂是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或乙酰丙酮。
本发明所述的在溶液中外延生长制备出(001)择优取向的超长ZnO纳米棒阵列薄膜的方法,采用以下步骤:
a. 配制外延生长溶液:所用的试剂为等摩尔量的硝酸锌和六次甲基四胺,其浓度为0.01-0.15 mol/L,添加聚乙烯亚胺作为ZnO纳米棒的外延生长调节剂,其浓度为20-100 mmol/L;
b. 将外延生长的溶液在80-150 ℃下的密闭容器中预热0.5-5 h;
c. 将实心ZnO种子层薄膜采用面向下的方式放入外延生长溶液中,从80-100 ℃阶梯升温到130-150 ℃,生长1-48 h;
d. 将生长完的薄膜取出,并保持面向下快速放入去离子水中静止浸泡30 min后转入无水乙醇中浸泡30 min以上,取出后真空快速干燥,保存。
本发明所述的对薄膜进行快速退火处理,调节ZnO阵列薄膜光致发光性能,采用以下步骤:
a. 将制备好的ZnO薄膜放在快速退火炉中,在惰性气体或还原性气体, 200-500 ℃温度条件下退火0.5-2 h;
b. 退火处理完成后,在保持气氛条件不变的情况下,将ZnO薄膜随炉冷却至室温,取出保存。
本发明所述惰性气体为He、Ar或N2,所述还原性气体为含5%-10%H2的Ar气。
本发明所述(001)择优取向ZnO种子层,包括本征ZnO薄膜、掺杂ZnO薄膜。
所述的衬底为普通玻璃,ITO、FTO导电玻璃,单晶硅片,镀Pt硅片、蓝宝石等多种衬底。
生长溶液的pH是可以调节的,在溶液中加入NaOH、氨水、KOH、LiOH等碱性物质提高溶液pH(9-13),或在溶液中加入盐酸、硫酸、硝酸等酸性物质降低溶液的pH(8-9),通过调节pH可控制ZnO纳米棒生长,优化ZnO纳米棒的形貌尺寸。
本发明的方法,更具体的制备步骤如下:
(1) 配制种子层前驱体溶液:将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺(0.3-0.075 M)依次溶解到乙醇中,充分搅拌后,密封均化4 h以上;
(2) 沉积衬底的清洗:将硅酸盐玻璃、ITO或FTO导电玻璃、镀Pt硅片、单晶硅片和蓝宝石等衬底材料,先用乙醇:异丙醇:丙酮的1:1:1溶液超声清洗,再用去离子水超声清洗并烘干。
(3) 沉积ZnO种子层:将沉积衬底转移到匀胶机上,滴加步骤(1)配制的前驱体溶液,待均匀分散后以3000-7500 转/min的速度旋转30 s。
(4) 将涂胶后的衬底在180-300 ℃下蒸发掉溶剂或热解5 min以上;转移到快速退火炉中,在300-800 ℃快速热处理30 -60min,得到实心的ZnO种子层。
(5) 生长ZnO纳米棒:配制外延溶液,其中所用的试剂为等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.01-0.15 mol·L-1,添加20-100 mmol·L-1聚乙烯亚胺作为ZnO纳米棒的外延生长调节剂。
(6)将外延生长溶液在80-150 ℃下的密闭容器中预热0.5-5 h;将实心ZnO种子层薄膜采用面向下的方式放入外延生长溶液中,从80-100 ℃阶梯升温到130-150 ℃,生长1-48 h;
(7) 清洗ZnO纳米棒薄膜:将生长完的薄膜取出,并保持面向下快速放入热的去离子水中静止浸泡30 min后,转入无水乙醇中浸泡30 min以上,取出后真空快速干燥;
(8) 将制备好的ZnO薄膜放在快速退火炉中,通入惰性气体(He、Ar或N2)或还原性气体(含5%-10%H2的Ar气),在200-500 ℃温度条件下退火0.5-2 h。退火处理完成后,在保持该气氛条件不变的情况下,将ZnO薄膜随炉冷却至室温,取出保存。
本发明的有益效果是:该方法中,在PEI作为稳定剂的前提下,利用程控升温水热合成方法,通过提高水热合成温度(控制ZnO的合成温度由80℃逐渐提高到150℃),在多种衬底上制备出具有高紫外发光性能的ZnO纳米棒阵列薄膜,并且纳米棒直径和长度均匀,尺寸可控。通过提高聚乙烯亚胺(PEI)的浓度,允许ZnO纳米棒可以在高温(大于100℃)下生长,克服了低温下PEI对ZnO纳米棒的腐蚀作用,在大于100 ℃的高温下,ZnO纳米棒连续生长,很少产生沉淀,是能够实现程控阶梯升温的关键所在。
该方法可以显著提高单次生长ZnO纳米棒的长度,一次生长达100 μm以上,远高于已报到的水热合成技术结果。该技术能够实现ZnO纳米棒在高于100 ℃下的连续生长,高温生长条件改善了纳米棒的结晶质量,内部缺陷明显减少,具有优良的光电性能,更有利于在染料敏化太阳能电池、紫外探测器、场效应晶体管、发光二级管、纳米发电机等光电器件中的应用。该方法制备的阵列薄膜可应用于紫外激光发光、纳米传感器、纳米晶太阳能电池(包括染料敏化太阳能电池、无机极薄吸收层太阳能电池和量子点太阳能电池)、纳米发电机等方面。
附图说明
图1中图1-a是实施例1溶胶-凝胶法制备的ZnO种子层的断面FESEM图,
图1-b是实施例1溶胶-凝胶法制备的ZnO种子层的表面FESEM图,
图2是实施例1程控阶梯升温工艺图,
图3是在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.05 mol·L-1,添加20 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,95 ℃下生长21 h制备的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图4是在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.05 mol·L-1,添加20 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,利用图2的阶梯升温工艺,90-150 ℃程控阶梯升温的条件下生长21 h,获得的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图5是退火前,直接95 ℃和利用图2的90 -150 ℃阶梯升温水热生长ZnO纳米棒阵列薄膜室温PL光谱对比图。
图6是退火后,直接95 ℃和利用图2的90 -150 ℃阶梯升温水热生长ZnO纳米棒阵列薄膜室温PL光谱对比图。
图7是实施例2阶梯升温工艺图。
图8是实施例2在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.15 mol·L-1,添加60 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,利用图7的阶梯升温工艺,80-150 ℃阶梯升温的条件下生长16 h,获得的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图9是实施例3在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.15 mol·L-1,添加60 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,利用图2的90-150 ℃阶梯升温的条件下生长21 h,获得的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图10是实施例4在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.05 mol·L-1,添加20 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,利用图2的90-150℃阶梯升温条件下生长21h,在具有特种取向的AZO衬底上外延生长ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图11是实施例5在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.05 mol·L-1,添加20 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,加入硝酸调节pH为8.0,利用图2的90-150℃阶梯升温条件下生长21h,在AZO衬底上生长的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图12是实施例5 pH为10的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图13是实施例6 添加10 mmol·L-1聚乙烯亚胺的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图14是实施例6 添加60 mmol·L-1聚乙烯亚胺的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
图15是实施例6 添加100 mmol·L-1聚乙烯亚胺的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
具体实施方式
下面的实例旨在举例说明本发明,而不是要以任何方式限制本发明。
实施例1
(1) 配制种子层前驱体溶液:将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺0.3 M依次溶解到乙醇中,充分搅拌后,密封均化4 h以上;
(2) 沉积衬底的清洗:将ITO导电玻璃先用乙醇:异丙醇:丙酮的1:1:1溶液超声清洗30 min,再用去离子水超声清洗10 min并烘干。
(3) 旋涂ZnO前驱体溶液:将沉积衬底转移到匀胶机上,滴加步骤(1)配制的前驱体溶液,待均匀分散后以6000 转/min的速度旋转30 s。
(4) 溶剂的蒸发:将旋涂后的衬底转移到电热板上,在180-300℃条件下蒸发溶剂或热解5 min以上。
(5) ZnO种子层薄膜的晶化:转移到快速退火炉中,300-800 ℃快速热处理30 -60min,得到实心的ZnO种子层。其表面及断面形貌如图1所示,图1-a和图1-b分别为ZnO种子层的断面和表面FESEM照片,可以看出ZnO种子为实心的圆球状,直径大约为30 nm。
(6) 生长ZnO纳米棒:配制外延生长溶液,其中所用的试剂为等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.05 mol·L-1,添加20 mmol·L-1聚乙烯亚胺作为ZnO纳米棒的外延生长调节剂。将外延生长溶液在95 ℃下的密闭容器中预热2小时;将实心ZnO种子层薄膜采用顶面向下方式放入外延溶液中,利用图2的阶梯升温示意图,在90-150 ℃阶梯升温的条件下密闭容器中生长时间为21小时。得到图4的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
(7) 清洗ZnO纳米棒薄膜:将生长完的薄膜取出,并保持面向下快速放入热的去离子水中静止浸泡30 min后,转入无水乙醇中浸泡30 min以上,取出后真空快速干燥。
图3为不使用本发明的阶梯升温方式,只在95 ℃下保温21小时后,获得获得ZnO纳米棒阵列薄膜的FESEM断面图。图4利用图2的在90-150 ℃程控阶梯升温的条件下生长21 h,获得的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。
通过对比可以看出使用同样的种子层衬底,传统单温度水热法生长氧化锌纳米棒的长度只有15μm,而使用阶梯升温水热方法获得ZnO纳米棒的长度约为80 μm,且直立性较好,直径50-150 nm,表面光滑。
将上述两种方法制备的ZnO纳米棒阵列薄膜,即直接在95 ℃下保温21小时后,获得获得ZnO纳米棒阵列薄膜,和利用图2的在90-150 ℃阶梯升温的条件下生长21 h,获得的ZnO纳米棒阵列薄膜,一起放在快速退火炉中,通入N2,在350 ℃温度条件下退火0.5 h。退火处理完成后,在保持气氛条件不变的情况下,将ZnO薄膜随炉冷却至室温,取出进行光致发光性能测试。图5为这两种ZnO纳米棒阵列薄膜退火前的PL测试图谱,图6为退火后的PL测试图谱。从图中可以看出,退火前,除在380 nm处为ZnO纳米棒的本征激子复合发生峰之外,两种ZnO薄膜在500-700 nm之间都具有ZnO纳米棒的缺陷发射峰,而低温下直接95 ℃生长的缺陷发射强度显著高于90-150 ℃阶梯升温生长的。退火后,两种薄膜的本征发射都明显增强,缺陷发生峰显著降低。明显的90-150 ℃阶梯升温生长获得的超长ZnO纳米棒具有更好光致发光性能,有利于该薄膜在光电领域器件里的应用。
实施例2
制备方法与测试同实施例1相同,但是程控升温工艺有所改变,如图7阶梯升温示意图。图8为在等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.15 mol·L-1,添加60 mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,利用图7的阶梯升温工艺,80-150 ℃阶梯升温的条件下生长16 h,获得的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图。该方法制备的ZnO纳米棒的直径50-150 nm,长度约为50 μm。说明升温过快会导致ZnO纳米棒的长度降低。
该方法获得的ZnO纳米棒的光致发光性能与实施例1中阶梯升温获得ZnO纳米棒阵列薄膜同样具有好的高的本征发射。
实施例3
制备方法与测试同实施例1相同,但是生长溶液的浓度为实施例1的3倍,即等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.15 mol·L-1,添加60 mmol·L-1聚乙烯亚胺作为ZnO纳米棒的外延生长调节剂。图9为该方法制备的ZnO阵列薄膜的断面FESEM图,ZnO纳米棒的直径100-250 nm,长度约为150 μm,说明提高浓度有利于ZnO纳米棒的长度提高,但ZnO纳米棒的直径也同样增加。
该方法获得的ZnO纳米棒的光致发光性能与实施例1中阶梯升温获得ZnO纳米棒阵列薄膜同样具有好的高的本征发射。
实施例4
沉积衬底的清洗:将AZO导电玻璃先用乙醇:异丙醇:丙酮的1:1:1溶液超声清洗30min,再用去离子水超声清洗10min并烘干。
生长ZnO纳米棒:配制外延生长溶液,其中所用的试剂为等摩尔量的Zn(NO3)2·6H2O和六亚甲基四胺,其浓度为0.05 mol·L-1,添加20 mmol·L-1聚乙烯亚胺作为ZnO纳米棒的外延生长调节剂。将外延生长溶液在95℃下的密闭容器中预热2 h;将实心ZnO种子层薄膜采用顶面向下方式放入外延溶液中,利用图2的阶梯升温示意图,在90-150 ℃阶梯升温的条件下密闭容器中生长时间为21小时。
清洗ZnO纳米棒薄膜:将生长完的薄膜取出,并保持面向下快速放入热的去离子水中静止浸泡30 min后,转入无水乙醇中浸泡30 min以上,取出后真空快速干燥。图10为利用图2的在90-150℃阶梯升温条件下生长21 h,在具有特种取向的AZO衬底上生长ZnO纳米棒的断面FESEM图,可以看出ZnO纳米棒表面光滑,统一按照一定的角度外延生长在AZO薄膜上,直径80-160 nm,长度80 μm。
该方法获得的ZnO纳米棒的光致发光性能与实施例1中阶梯升温获得ZnO纳米棒阵列薄膜同样具有好的高的本征发射。
实施例5
制备方法与测试同实施例4相同,但是通过加入硝酸调节生长溶液pH为8.0。图11为利用图2的在90-150 ℃阶梯升温条件下生长21h,在AZO衬底上生长的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图,可以看出ZnO纳米棒表面光滑,纳米棒的垂直外延生长在AZO薄膜上,直径200-400 nm,长度20 μm。
该方法获得的ZnO纳米棒的光致发光性能与实施例1中阶梯升温获得ZnO纳米棒阵列薄膜同样具有好的高的本征发射。
制备方法与测试同实施例4相同,只是pH为10,图12是其制备的ZnO纳米棒阵列薄膜的断面FESEM图,可以看出ZnO纳米棒表面光滑,纳米棒的垂直外延生长在AZO薄膜上,直径100 nm,
在其他条件相同的情况下,变化规律是,PH越小,ZnO纳米棒的直径就增大,PH越大,ZnO直径就越小。
实施例6
PEI的浓度为10 mmol·L-1,其他制备方法与测试同实施例4相同,利用图2的在90-150℃阶梯升温条件下生长21 h,获得ZnO纳米棒阵列薄膜见图13,长度为40 μm,直径为150-200nm。
该方法获得的ZnO纳米棒的光致发光性能与实施例1中阶梯升温获得ZnO纳米棒阵列薄膜同样具有好的高的本征发射。
PEI的浓度为60 mmol·L-1,其他制备方法与测试同实施例4相同,利用图2的在90-150℃阶梯升温条件下生长21 h,获得ZnO纳米棒阵列薄膜见图14,长度为40μm,直径为80-150nm。
PEI的浓度为100 mmol·L-1,其他制备方法与测试同实施例4相同,利用图2的在90-150℃阶梯升温条件下生长21 h,获得ZnO纳米棒阵列薄膜见图15,长度为20μm,直径为80-100nm。
ZnO纳米棒的长度随PEI浓度变化, 在PEI浓度为20 mmol·L-1时最长,之后随着浓度的增大而长度减小,直径减小。
Claims (8)
1.氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)采用(001)择优取向ZnO种子层作为种子层,将ZnO种子层放入硝酸锌(Zn(NO3)2)、聚乙烯亚胺(PEI)和六次甲基四胺(HMT)水溶液中外延生长得到(001)择优取向的超长ZnO纳米棒阵列薄膜;
2)对薄膜进行快速退火处理,提高ZnO阵列薄膜光致发光性能。
2.根据权利要求1所述的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述ZnO种子层采用溶胶-凝胶旋涂法、提拉法、喷涂法、磁控溅射、化学气相沉积或激光脉冲沉积方法在多种衬底上制备。
3.根据权利要求2所述的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述的溶胶-凝胶法在多种衬底上制备实心ZnO种子层薄膜方法,采用以下步骤:
配制种子层前驱体溶液:将等摩尔乙酸锌和稳定剂依次溶解到乙醇中,乙酸锌的浓度为0.075-0.3M,充分搅拌后,密封均化制成种子层前驱体溶液;
沉积衬底的清洗:将衬底进行彻底的清洗;
沉积ZnO种子层:将种子层前驱体溶液以3000-7500 转/min的速度旋涂到衬底表面;
将涂胶后的衬底在180-300 ℃下蒸发掉溶剂或热解5 min以上;转移到快速退火炉中,在300-800 ℃快速热处理30 -60min,得到实心的ZnO种子层。
4.根据权利要求3所述的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述稳定剂是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或乙酰丙酮。
5.根据权利要求1所述的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述的在溶液中外延生长制备出(001)择优取向的超长ZnO纳米棒阵列薄膜的方法,采用以下步骤:
配制外延生长溶液:所用的试剂为等摩尔量的硝酸锌和六次甲基四胺,其浓度为0.01-0.15 mol/L,添加聚乙烯亚胺作为ZnO纳米棒的外延生长调节剂,其浓度为20-100 mmol/L;
将外延生长的溶液在80-150 ℃下的密闭容器中预热0.5-5 h;
将实心ZnO种子层薄膜采用面向下的方式放入外延生长溶液中,从80-100 ℃阶梯升温到130-150 ℃,生长1-48 h;
将生长完的薄膜取出,并保持面向下快速放入去离子水中静止浸泡30 min后转入无水乙醇中浸泡30 min以上,取出后真空快速干燥,保存。
6.根据权利要求1所述的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述的对薄膜进行快速退火处理,调节ZnO阵列薄膜光致发光性能,采用以下步骤:
将制备好的ZnO薄膜放在快速退火炉中,在惰性气体或还原性气体, 200-500 ℃温度条件下退火0.5-2 h;
退火处理完成后,在保持气氛条件不变的情况下,将ZnO薄膜随炉冷却至室温,取出保存。
7.根据权利要求6所述的氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述惰性气体为He、Ar或N2,所述还原性气体为含5%-10%H2的Ar气。
8.如权利要求1所述氧化锌纳米棒阵列薄膜的制备方法,其特征在于:所述(001)择优取向ZnO种子层,包括本征ZnO薄膜、掺杂ZnO薄膜。
Priority Applications (1)
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