[发明专利]一种制备氧化锌纳米网状结构的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种制备氧化锌纳米网状结构的方法。

背景技术

随着科技的发展，半导体材料在社会科技进步中发挥着越来越重要作用，特别是近几年的各种薄膜的发展，大大推动了半导体薄膜的快速发展和升级。ZnO是一种宽禁带的氧化物半导体材料，作为一种具有铅锌矿结构的直接带隙材料，室温下的其禁带宽度是3.36ev，是紫光和蓝光的电子器件的研究材料之一，同时ZnO作为半导体在气体特测器、光电器件及光催化等方面越来越显示重要作用和优势。自首次发现室温下ZnO受紫外激发辐射以来，ZnO在国内外的研究工作迅速展开，目前关于ZnO薄膜的制备已经有了比较好的技术和方式，但是在ZnO低维纳米材料制备上还远远不够，特别是ZnO纳米材料的应用方面，研究ZnO的纳米材料制备和生长机理就显得很有必要。现有技术中，多采用低成本低温的化学水浴法来制备低维网状纳米结构，但由于水浴本身的限制，该方法无法达到接近100℃的反应温度，而且将衬底置于反应溶液中，还会在不需要沉积的衬底背面也生长出薄膜，影响美观，甚至会对器件性能带来不可预见的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种制备氧化锌纳米网状结构的方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种制备氧化锌纳米网状结构的方法，包括如下步骤：

(1)清洗衬底

(2)溅射沉积籽晶层：使用氧化锌靶材在上述衬底上形成50～60nm的氧化锌籽晶层，具体参数为：通入12～14sccm流量的氩气，溅射RF功率为73～76W，溅射时间为12～15min；

(3)配制溶液：将锌盐、铵盐、胺类化合物和去离子水按一定比例混合制成反应溶液，然后兑入反应容器中，该反应溶液中锌盐产生的Zn²⁺浓度为1～2mmol/mL，铵盐浓度为0.07～0.09mmol/mL，胺类化合物的浓度为1～2mmol/mL。；

(4)反应沉积：将盛有反应溶液的反应容器置于恒温油浴容器的油浴介质中，加热反应溶液至90～99℃之间，将步骤(2)制得的物料浸泡在上述反应溶液中，直至氧化锌纳米网状结构层达到所需的厚度，反应结束，总的反应时间为30～70min；

(5)后续处理：将沉积氧化锌产物的衬底取下，置于去离子水中超声波清洗或冲洗，然后吹干或烘干。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)为：将衬底清洗干净，然后吹干或烘干。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)为：使用氧化锌靶材在上述衬底上形成50nm的氧化锌籽晶层，具体参数为：通入12sccm流量的氩气，溅射RF功率为75W，溅射时间为14min。

在本发明的一个优选实施方案中，所述锌盐为六水合硝酸锌。

在本发明的一个优选实施方案中，所述铵盐为柠檬酸铵。

在本发明的一个优选实施方案中，所述胺类化合物为六次甲基四胺。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(4)为：将油浴介质、反应容器和反应溶液事先分别加热至反应温度90～99℃之间，然后再将反应溶液注入反应容器中，在恒温水浴环境中进行反应沉积，直至氧化锌纳米网状结构层达到所需的厚度，反应结束，总的反应时间为30～70min。

进一步优选的，所述步骤(4)的反应时间为30～60min。

进一步优选的，在步骤(4)中，加热反应溶液的同时用磁力搅拌使反应物分布均匀，直至反应结束。

进一步优选的，所述油浴介质为硅油。

本发明的有益效果是：

1、本发明的方法采用磁控溅射的氧化锌薄膜作为纳米材料生长的基础物质，容易移植到其它材料表面进行生长，而且在衬底上仅发生单面镀膜，改善了镀膜衬底的美观度，提高了产品质量；

2、本发明的方法使用化学油浴法，可以提高反应的温度，通过磁力搅拌功能使得在反应过程中一方面减少了气泡在衬底表面的形成与吸附，另一方面减少了溶液反应生成物中的大颗粒在薄膜表面的吸附，从而使得沉积的氧化锌纳米网状结构更加连续、均匀、致密。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的氧化锌纳米网状结构的扫描电镜图；

图2为本发明实施例1制备的氧化锌纳米网状结构的XRD谱图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

(1)清洗衬底：将衬底清洗干净，然后吹干或烘干；