CN103397382B - 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(3.37eV)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60meV,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10μm,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180μm超长ZnO纳米棒阵列薄膜,(L.Wen,K.M.Wong,Y.Fang,M.Wu,Y.Lei.Fabricationandcharacterizationofwell-aligned,highdensityZnOnanowirearraysandtheirrealizationsinSchottkydeviceapplicationsusingatwo-stepapproach,J.Mater.Chem.,2011,21,7090-7097),DiGao等利用两步低温(82-87度)水热法成功制备了30μm的ZnO纳米棒阵列薄膜,(C.XuandD.Gao.Two-StageHydrothermalGrowthofLongZnONanowiresforEfficientTiO2Nanotube-BasedDye-SensitizedSolarCells,J.Phys.Chem.C,2012,116(12):7236–7241.),JijunQiu等利用低温水热法制备40μm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.ThegrowthmechanismandopticalpropertiesofultralongZnOnanorodarrayswithahighaspectratiobyapreheatinghydrothermalmethod,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100μm,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5min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0.01-0.15mol/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20-100mmol/L;
b.将外延生长的溶液在80-150℃下的密闭容器中预热0.5-5h;
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1-48h;
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30min后转入无水乙醇中浸泡30min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0.5-2h;
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(0.3-0.075M)依次溶解到乙醇中,充分搅拌后,密封均化4h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30s。
(4)将涂胶后的衬底在180-300℃下蒸发掉溶剂或热解5min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0.01-0.15mol·L-1,添加20-100mmol·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0.5-5h;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1-48h;
(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30min后,转入无水乙醇中浸泡30min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0.5-2h。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100μm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0.05mol·L-1,添加20mmol·L-1聚乙烯亚胺生长溶液中,95℃下生长21h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0.05mol·L-1,添加20mmol·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21h,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0.15mol·L-1,添加60mmol·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16h,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0.15mol·L-1,添加60mmol·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21h,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0.05mol·L-1,添加20mmol·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0.05mol·L-1,添加20mmol·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5pH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10mmol·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60mmol·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100mmol·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0.3M依次溶解到乙醇中,充分搅拌后,密封均化4h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30min,再用去离子水超声清洗10min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30s。
(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5min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30nm。
(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0.05mol·L-1,添加20mmol·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30min后,转入无水乙醇中浸泡30min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21h,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80μm,且直立性较好,直径50-150nm,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21h,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0.5h。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380nm处为ZnO纳米棒的本征激子复合发生峰之外,两种ZnO薄膜在500-700nm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0.15mol·L-1,添加60mmol·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16h,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50-150nm,长度约为50μm。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0.15mol·L-1,添加60mmol·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100-250nm,长度约为150μm,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0.05mol·L-1,添加20mmol·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2h;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30min后,转入无水乙醇中浸泡30min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21h,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80-160nm,长度80μm。
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200-400nm,长度20μm。
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100nm,
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10mmol·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21h,获得ZnO纳米棒阵列薄膜见图13,长度为40μm,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60mmol·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21h,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100mmol·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21h,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20mmol·L-1时最长,之后随着浓度的增大而长度减小,直径减小。
Claims (7)
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)和六亚甲基四胺(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;
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亚甲基四胺,其浓度为0.01-0.15mol/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20-100mmol/L;
将外延生长的溶液在80-150℃下的密闭容器中预热0.5-5h;
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1-48h;
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30min后转入无水乙醇中浸泡30min以上,取出后真空快速干燥,保存;
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5min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0.5-2h;
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。
6.根据权利要求5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或Ar,所述还原性气体为含5%-10%H2的Ar气。
7.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。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005350297A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Tohoku Univ | 酸化亜鉛材料の育成方法 |
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Patent Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2005350297A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Tohoku Univ | 酸化亜鉛材料の育成方法 |
CN1932086A (zh) * | 2006-08-15 | 2007-03-21 | 华中科技大学 | 一种多晶氧化锌薄膜材料的制备方法 |
CN101319370A (zh) * | 2008-06-24 | 2008-12-10 | 济南大学 | 一种控制氧化锌纳米棒/纳米管阵列取向和形貌特征的方法 |
CN101818345A (zh) * | 2009-11-13 | 2010-09-01 | 襄樊学院 | 一种两步法生长氧化锌纳米棒阵列的制备工艺 |
CN102312192A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 籽晶层辅助的表面织构化氧化锌透明导电薄膜及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Enhanced dye-sensitized solar cells performance of ZnO nanorod arrays grown by low-temperature hydrothermal reaction;Wai Kian Tan,et al.;《INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY RESEARCH》;20130327(第37期);1992-2000 * |
The growth mechanism and optical properties of ultralong ZnO nanorod arrays with a high aspect ratio by a preheating hydrothermal method;Jijun Qiu,et al.;《Nanotechnology》;20090325(第20期);第155603页 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109231159A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-18 | 电子科技大学中山学院 | 一种改变苯并菲类盘状液晶分子取向的方法 |
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