[发明专利]物理气相沉积制备大面积氧化锌纳米线膜层的方法

说明书

技术领域

本发明属于低维纳米材料制备，特别涉及一种物理气相沉积制备大面积氧化锌纳米线膜层的方法。

技术背景

已有的制备氧化锌纳米线(带)的方法，包括高温蒸发氧化锌颗粒、电化学沉积法、添加催化剂的气相沉积法等都使用了各种催化剂或者生长模板，产物纯度低，制备成本高，在中国专利CN94107349.1“氧化锌晶须的制备方法及其装置”中用在空气中蒸发的方法得到过氧化锌晶须。

发明内容

本发明的目的是提供一种物理气相沉积制备大面积氧化锌纳米线膜层的方法，其特征在于：以管式水平电阻炉为加热源，在密闭石英管反应腔内充入流动氩气作保护气体，以金属锌粉末为原料，采用物理气相沉积法，在较低反应温度条件下，于衬底硅片上生长出1mm×1mm以上大面积均匀的氧化锌纳米线膜层。其纳米线的直径为20-100nm，其工艺过程如下：

将锌粉3盛于水平石英管1内的氧化铝瓷舟4内，置于石英管1中间，该处为电阻炉2的均温区。采用一维流动的氩气作为保护气体，其流量为50-500sccm，在气流下游的管口处加入接收衬底5；实验时从室温起以50℃/min的速度加热到反应温度600-800℃，反应时间为30-60分钟，然后自然冷却至室温，再停止通入保护氩气。

所述衬底为单晶硅片。

本发明的有益效果是1.采用直接物理气相沉积的方法，不添加任何催化剂，所得产物具有很高的纯度。2.采用一维流动氩气作保护气体使所得纳米线直径很细，使用单晶硅衬底则得到大面积均匀的膜层，经测试所得产物有明显的光致发光效应。

附图说明

图1所示为实验装置结构示意图；

图2为所得到氧化锌纳米线膜层大面积均匀分布的情况；

图3为所得到氧化锌纳米线膜层的高倍像。

具体实施方式

图1为实验装置结构示意图，为本发明物理气相沉积制备大面积氧化锌纳米线膜层的实验装置，它以管式水平电阻炉2为加热源，密闭石英管1为反应腔，其流动氩气作保护气体，以金属锌粉末3为原料，采用物理气相沉积法，在较低反应温度条件下，于衬底单晶硅片5上生长出1mm×1mm以上大面积均匀的氧化锌纳米线膜层。其工艺过程如下：

将锌粉3盛于水平石英管1内的氧化铝瓷舟4内，置于石英管1中间，该处为电阻炉2的均温区。采用一维流动的氩气作为保护气体，其流量为50-500sccm，气流下游的管口处加入接收衬底单晶片5。实验时，从室温起以50℃/min的速度加热到反应温度650-700℃，然后保温40分钟，自然冷却至室温，再停止通入保护气体氩气。取出样品经测试，所得样品大面积均匀一致(如图2、图3所示)，其纳米线的直径为20-100nm。