[发明专利]平行四边形截面梳状结构氧化锌及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米/微米材料制备，特别是一种平行四边形截面梳状结构氧化锌及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的迅速发展，微型化、集成化和高效率是现代光电子器件发展的必然趋势。半导体光学微腔由于具有对光场优异的调控能力，在微型激光器、光开关、光学滤波器等方面具有广泛的应用，是实现微型光电子器件最基本模块单元。而具有特定形状和结构的半导体纳米结构是实现光场有效调控和上述光电应用的基础和前提，所以如何设计和制备具有特定几何构型的半导体光学微腔成为人们关注的焦点。

ZnO作为一种II-VI族直接宽禁带半导体材料，具有压电、热电、气敏、光电导等多种性能，在室温下，禁带宽度为3.37eV，同时具有较高的激子束缚能(60meV)，室温下能实现有效的激子发射。ZnO是六方晶系结构，具有三个较快的生长方向[0001]，和，可以制备出较为丰富的结构，例如，纳米棒/管，纳米带，纳米钉，纳米梳等。由于纳米梳独特的二级结构，使得它在光波导和光电子多路器有着潜在的应用。然而，要实现对光场优异的调控性能，梳状结构必须具有规则的截面，微米级的尺寸和光滑的表面。但是以往方法制备的ZnO梳状结构（请参见CN1935665A；Appl.Phys.Lett.2004,95,306-308；和J.Mater.Sci.2006,41,3057-3062），是由纳米带生长而成，即较宽的不规则纳米带为梳柄，在其两侧或一侧生长纳米线（直径100～500nm）为梳齿，尺寸小，截面不规则，这样的截面结构和形貌不能满足光电子器件应用的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种平行四边形截面梳状结构氧化锌及其制备方法，

本发明的技术解决方案如下：

一种平行四边形截面梳状结构氧化锌，其特点在于该梳状结构的梳柄的截面为平行四边形，梳齿为截面为四边形或者六边形。

所述的梳柄和梳齿的截面的直径均为1-10μm。

一种平行四边形截面梳状结构氧化锌的制备方法，包括如下步骤：

①将Zn粉、Sb₂O₃粉和碳粉的摩尔比为80～400:1:40～100配制成原料；

②将所述的原料放入石英舟，倾斜石英舟将所述的原料堆至一角，并将覆有Au膜的基片倾斜放置在石英舟内原料的上方，原料表面与所述的基片的表面的距离为2～3mm；

③封闭石英管，将所述的石英舟放入管式炉中，并向管内通入流量为5L/h的高纯氮气约20min，排除管内残余空气之后，调节氮气流量3L/h作保护气，将炉温升至950～1100℃，温度达到后，调节气体流量为氮气3～5L/h，氧气0.01～0.09L/h，反应30～60min，反应完成后，关闭氧气，自然降温到室温。

所述的基片为单晶硅片、石英片或蓝宝石片。

本发明的技术效果如下：

本发明平行四边形截面梳状结构氧化锌，由截面为平行四边形的微米线为柄和截面为平行四边形或者六边形的微米线为梳齿组成，表面光滑，能够用于微光电子多路转接器。

附图说明

图1为本发明平行四边形截面梳状结构氧化锌的制备配置示意图。

图2为本发明平行四边形截面梳状结构氧化锌实施例1的扫描电子显微镜（SEM）形貌图。

图3为本发明平行四边形截面梳状结构氧化锌实施例3的扫描电子显微镜（SEM）形貌图。

图4为本发明平行四边形截面梳状结构氧化锌的X射线衍射图谱。

具体实施方式

为了对平行四边形截面氧化锌梳状结构及其制备方法做进一步说明。

本发明平行四边形截面梳状结构氧化锌制备方法8个实施例如表1所示，实施例按照本发明技术方案进行实施，给出具体的实施方式和流程。

实验设置：采用水平管式炉，最高温度1200℃。实验设置示意图如图1所示，图中①为石英管，石英管外径50mm，内径42mm，长100cm，两头通过法兰密封，法兰上接有气管，直径为6mm。②为石英舟、③为反应原料、④为沉积基片、⑤为热电偶、⑥为进气管、⑦为出气管。

实施例1

（1）将单晶硅片（20mm×13mm）分别用去离子水和无水乙醇超声清洗5min，然后利用热蒸发沉积技术在硅片表面沉积厚度约为30nm的Au层作为催化剂。取舟内尺寸20mm×15mm×10mm的石英舟用去离子水超声5min，并烘干待用；