[实用新型]适用于大规模制备氧化锌纳米线阵列的部件及装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及纳米线制备领域，特别是涉及一种适用于大规模制备氧化锌纳米线阵列的部件及装置。

背景技术

纳米线在在电子、光电子及纳电子机械器械领域中有重要的应用意义，现有的制备纳米线的方法主要有以下几种：

现有方案一，在文献[1][H.Hametal,ChemicalPhysicsLetters,404(2005)69–73]中有报导在硅片上实现无催化剂生长氧化锌纳米线的方法，此方法采用高温热蒸发高纯度金属锌粉末，与载气中的氧气反应在硅片上实现氧化锌纳米线阵列的生长，实验设计如图1所示：

现有方案一的缺点是在制备工艺中首先需要使用高纯度锌粉作为锌源，由于高纯度金属锌粉末价格远高于氧化锌粉末，同时高纯度金属锌粉末的化学活性非常高，容易与空气中的氧气和水分反应而氧化，所以金属锌粉的保存也是一个挑战。该方法的另外一个问题就是氧化锌纳米线在硅的基板上生长缓慢，需要更长的生长时间。此方法的这些问题都增加了氧化锌纳米线制备的的复杂性和成本。

现有方案二

在文献[2][S.T.Hoetal,ChemistryofMaterials2007,19,4083-4086]中提供了一种在硅片上用化学刻蚀或者机械摩擦的方法在硅片上创造出一些缺陷，然后使用高纯度锌粉与氧气在高温下反应在硅基板上实现氧化锌纳米线的生长。硅衬底上的缺陷为氧化锌纳米线提供了形核位置，从而在硅衬底上长出氧化锌纳米线。

现有方案二也是采用高纯度金属锌作为原料，高纯度金属锌粉末的化学活性非常高，容易与空气中的氧气和水分反应而氧化，所以金属锌粉的保存也是一个挑战。该方法的另外一个问题就是氧化锌纳米线在硅的基板上生长缓慢，需要更长的生长时间，。同时化学刻蚀的方法需要复杂的工艺，尤其需要氢氟酸或者是强碱作为刻蚀剂需要采取非常复杂的防护措施；而机械摩擦的方法可控性差，这些都增加了制备工艺的复杂性和不可控性。

现有方案三

实用新型人在文献[W.Q.Luetal,PhysicalChemistryChemicalPhysics,vol.15,pp.13532-13537,2013.]中，提供了了一种无催化剂在硅电极上横向长出氧化锌纳米线的方法。该方法采用预先刻好沟槽的硅衬底，以石墨和氧化锌粉的混合物作为原料，在硅表面的刻蚀的沟槽边缘上横向长出氧化锌纳米线。氧化锌纳米线优先在沟槽的边缘上形核生长，从而形成了横向生长的氧化锌纳米线阵列。

实用新型人发现，在现有方案三中需要采用光刻和刻蚀在硅表面制备出沟槽结构来促进氧化锌纳米线的形核，同时该方法长出氧化锌的纳米线倾向于横向生长，适合加工氧化锌纳米线的桥连结构，而氧化锌纳米线的密度取决沟槽结构的尺寸，因而该方法制备的氧化锌纳米线的密度偏低，不适合大规模制备氧化锌纳米线。因此，如果要进行大规模地制备高密度的氧化锌纳米线，还需要对现有技术作进一步地改进。

综上来看，现有技术虽然都能够制备出纳米线，不过在制备时间和效果上，都不适于进行大规模地快速制备高密度的氧化锌纳米线，因此还需要作进步地改进。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种适用于大规模制备氧化锌纳米线阵列的部件及装置，用于避免现有制备技术中容易造成金属污染以及解决加工和制备工艺复杂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种适用于大规模制备氧化锌纳米线阵列的部件，至少包括一硅衬底和供盛放化学反应物的舟，所述硅衬底任一端面上制备有一粗糙表面，且所述硅衬底制备有粗糙表面的一面朝向供盛放化学反应物的舟进行放置。

优选地，所述粗糙表面由采用反应离子刻蚀的方法在硅衬底上制得。

另外，本实用新型还提供了一种适用于大规模制备氧化锌纳米线阵列的装置，包括一用于在采用高温化学气相沉淀方法条件下来制备氧化锌纳米线阵列的真空管式炉和上述方案中的所述部件，所述部件放置于所述真空管式炉内。

优选地，所述部件中的舟内盛放有氧化锌粉和碳材料的物理混合物。

优选地，所述碳材料为金刚石颗粒或者纳米金刚石颗粒。

先对现有技术，本实用新型提供的部件和装置，区别于已有的基于硅衬底氧化锌纳米线制备方法，在采用所述部件或装置进行制备纳米线阵列时，既不需要金属催化剂，也不需要预先镀氧化锌薄膜籽晶层，更不需要制备沟槽结构，而直接大规模长出氧化锌纳米线，从而避免了造成金属污染或者使处理工序复杂化的趋势。

附图说明