[发明专利]低温蒸汽中ZnO纳米棒阵列的制备方法有效

专利信息
申请号: 201110400627.2 申请日: 2011-12-06
公开(公告)号: CN102557110A 公开(公告)日: 2012-07-11
发明(设计)人: 张亚非;张耀中;张竞;耿会娟;陆霁云 申请(专利权)人: 上海交通大学
主分类号: C01G9/02 分类号: C01G9/02;B82Y40/00
代理公司: 上海汉声知识产权代理有限公司 31236 代理人: 郭国中
地址: 200240 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 低温 蒸汽 zno 纳米 阵列 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及纳米材料制备技术领域,具体是一种低温蒸汽中ZnO纳米棒阵列的制备方法。

背景技术

ZnO为Ⅱ-Ⅵ族化合物,是一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子结合能高达60meV,远高于GaN(25meV)和ZnS(22meV),能在室温下进行紫外发射。同时ZnO具有良好的热稳定与化学稳定性,材料来源丰富,成本低廉,是一种无毒无污染的环保材料。这些特性使其在气体传感器、压电器件以及太阳能电池等领域有广阔的应用空间。

目前制备ZnO纳米阵列的方法很多,常用的有蒸汽合成与液相合成两种。根据所查询的文献表明,P.J.Cao等人于2003年发表一篇题为“Well-aligned zinc oxide nanorods and nanowires prepared without catalyst”的文章,其中采用了化学蒸汽沉积制备方法,以高纯Zn(99.99%)为源,在氩气与氧气的气氛下制备出高密度的ZnO纳米线阵列,形貌统一,工艺简单。但是该方法制备温度较高,需要高于500℃,且阵列可控性差,结晶性不高。而Chin-Hsien Hung等人在2003年发表的题为“A novel low-temperature growth and characterization of single crystal ZnO nanorods”的文章,采用液相法制备ZnO纳米线阵列,利用Zn(CH3COOH)2·2H2O在基底上形成ZnO晶核,配置等摩尔配比的Zn(NO)3·6H2O和C6H12N4溶液,置于反应釜中低温生长ZnO纳米阵列,此方法制备温度较低,一般不高于100℃,并且设备简单,降低了成本,但同时步骤较为繁琐,需要精确配置反应溶液,并且只能在反应附中进行。两种不同类型的制备方法为ZnO纳米线阵列的制备提供了新的思路,但是这两种制备方法都有明显的不足,蒸汽沉积法一般需要较昂贵的设备及较高的制备温度,而液相合成法需要在特定的容器中反应,不利于大规模的生产,并且反应溶液的配置也给ZnO的制备增加了一些繁琐的步骤。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足,提供了一种低温蒸汽中ZnO纳米棒阵列的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种低温蒸汽中ZnO纳米棒阵列的制备方法,包括以下步骤:

步骤1,超声清洗普通基底,然后吹干表面以备使用;

步骤2,使用射频溅射的方法在步骤1得到的基底表面溅射一定厚度的锌膜;

步骤3,在密封性、耐热性和抗压性较好的容器中放入氨水溶液;

步骤4,将步骤2中得到的基底固定在氨水溶液的上方,其中,有锌膜一面朝上,其另一面不接触液面,置于烘箱中加热;

步骤5,加热一段时间后取出基底,其表面既得氧化锌纳米阵列。

所述步骤1为将普通基底依次放入丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗,并以氮气吹干表面。

所述丙酮及乙醇为分析纯。

所述步骤2中锌膜厚度为1-5μm。

所述步骤3中氨水溶液为分析纯或将分析纯氨水溶液加水稀释。

所述分析纯为25-28%,所述氨水溶液与水体积比为1∶0-1∶10。

所述步骤4中烘箱加热温度为50-90℃。

所述步骤5中加热时间为6-12小时。

所述普通基底为普通玻璃片、硅片或ITO玻璃。

所述步骤3中氨水溶液为100mL。

本发明开创了一种全新的低温蒸汽中ZnO纳米棒阵列的制备方法。与现有技术相比,本发明所提供的低温气体氛围中直接在镀有锌膜的普通基底上熏蒸生长ZnO纳米线阵列的方法有以下优点:

1.直接采用分析纯的氨水溶液,无需配置一定浓度的反应溶液,或简单的加水稀释,与水比例在1∶10范围内都可,简化了实验步骤;

2.低温熏蒸,方便快捷,适合大规模制备;

3.成本低廉,环保。

本发明提供的低温蒸汽中ZnO纳米棒阵列的制备方法可以应用于传感器,太阳电池等器件,并且适应于大规模工业生产。

附图说明

图1为制备ZnO纳米线阵列的装置示意图;

图中,1为密封盖,2为带锌层普通玻璃片,3为氨水;

图2为实施例1的ZnO纳米线阵列SEM图;

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