[发明专利]一种ZnO纳米线阵列的掺杂方法

说明书

技术领域

本发明涉及ZnO纳米线阵列，特指一种ZnO纳米线阵列的掺杂方法，即利用等离子体对ZnO纳米线阵列进行B掺杂。

背景技术

ZnO是一种具有纤锌矿结构的直接带隙半导体材料，被认为是第三代半导体材料之一；在室温下ZnO的禁带宽度为3.36 eV，激子束缚能高达60 meV，成为蓝光发光二极管和紫外激光器等光电子器件的热门备选材料，具有很好的应用潜力。

ZnO纳米线由于对载流子和光子具有强的量子限制效应和高的比表面积比，产生许多新颖的光电特性而受到人们的青睐；但ZnO纳米线在光电器件的实际应用中仍然面临着巨大的挑战，其中之一就是ZnO纳米线掺杂比较困难；对ZnO纳米线的掺杂通常是在生长纳米线时进行掺杂，如Zeng等人利用电化学方法制备了Ni和Co掺杂的ZnO纳米线 （Haibo Zeng, Jingbiao Cui, Bingqiang Cao, Ursula Gibson, Yoshio Bando, and Dmitri Golberg. Science of Advanced Materials.2010, 2:336-358），Hsu等人利用水热法制备了Al掺杂的ZnO纳米线（Chih-Hsiung Hsu and Dong-Hwang Chen. Nanotechnology, 2010, 21: 285603-285610）；另外，也有报道Yanbo Li等人利用氢等离子体对ZnO纳米线进行处理，研究表明，经过氢等离子体处理后， 氢原子使材料表面晶界中带负电的氧原子解吸附，同时引入Vo-H和填隙H形成浅施主能，提高电子浓度，从而达到降低电阻的目的（Yanbo Li, Miao Zhong, Takero Tokizono, Ichiro Yamada,Georges Bremond and Jean-Jacques Delaunay.Nanotechnology. 2011, 22:435703- 435708）。

B掺杂的ZnO薄膜，已有报导；如利用原子层沉积方法，以二乙基锌DEZn和水H₂O为反应物，硼烷B₂H₆为掺杂气体，制备出B掺杂的ZnO薄膜（Baosheng Sang, Akira Yamada, Makoto Konagai. Growth of Boron-doped ZnO thin films by atomic layer deposition. Solar Energ) MateriaLs' and Solar Cells,1997,49,19 26.）；另外还有利用金属氧化物化学气相沉积和激光脉冲沉积方法制备B掺杂的ZnO薄膜（X. D. Liu, E. Y. Jiang, and Z. Q. Li. Low temperature electrical transport properties of B-doped ZnO films. J. Appl. Phys. 2007, 102, 073708。Songqing Zhao et al. Enhanced hardness in B-doped ZnO thin films on fused quartz substrates by pulsed-laser deposition. Applied Surface Science. 2006, 253: 726 –729.）；这些方法都是在生长过程中进行掺杂；但是，利用等离子体对ZnO薄膜进行B掺杂的研究，未见报道。

本发明提出利用B₂H₆等离子体掺杂技术，实现ZnO纳米线阵列的B掺杂，有效降低纳米线的电阻。

发明内容

本发明提出利用B₂H₆等离子体掺杂技术实现ZnO纳米线阵列的B掺杂，有效降低纳米线的电阻。

实现本发明的技术方案为：

第一步：利用水热法生长ZnO纳米线阵列；

第二步：进行B₂H₆等离子体处理；

第三步：制备金属电极；

第四步：测定ZnO纳米线伏安特性。

所述方法第一步，采用原子层沉积（ALD）或是旋涂法制备ZnO籽晶，采用透明导电膜、硅片或是金属电极为衬底，采用硝酸锌和六甲基四胺的混合液作为制备纳米线的溶液，生长温度为70-90℃，时间为4-6小时。