[发明专利]针状ZnO纳米薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种针状ZnO纳米薄膜的制备方法。

背景技术

ZnO是一种优良的半导体材料，室温下能带带隙为3.37eV，激子束缚能60meV，加上其具有各方面的优异性能且制作成本低廉，是目前公认的优良半导体材料，被广泛应用于光电器件、压电器件、光催化、透明薄膜晶体管等诸多领域。已有的研究表明，ZnO的物理化学性能与其形貌、晶粒尺度以及维度等因素密切相关。纳米棒、纳米针等一维ZnO材料，由于宽禁带、长径比大、尖端尖锐等特点使其成为最重要的场发射材料。目前，纳米氧化锌的制备方法已有很多种，比如:气相运输沉积法、热蒸发法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、模板生长法、水热合成法等，可综合将其归纳为气-固法，气-液-固法以及模板法。采用超声水解机械研磨过的原料锌粉制备出了纳米氧化锌颗粒薄膜。采用阳极氧化技术在附有ZnO晶种层的Zn 基底上制备出了针状ZnO纳米棒薄膜，制备的薄膜具有良好的发光性能和光催化性能。有研究表明，碱性环境对ZnO纳米棒的生长会取到促进作用。在对氧化锌成膜的实中，采用HMT辅助水热法合成了纳米ZnO薄膜。

发明内容

本发明旨在提出一种针状ZnO纳米薄膜的制备方法。

本发明的技术方案在于：

针状ZnO纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）Zn分散液的制备

用去离子水和初始浓度为0.4~0.6mol/L的碱性试剂配制Zn 分散液，锌粉加入量1~1.2g；将装有碱性试剂的玻璃瓶超声清洗；超声完后制得含有ZnO纳米颗粒分散液，静置10min待用；

（2）薄膜的制备

将上述制备的ZnO 纳米颗粒分散液中的上层乳白色液体取出，离心、去掉上层清液，将得到的溶液超声分散后将其滴到洁净的硅片上，将硅片置入烘箱中干燥。

所述的碱性试剂为NaOH溶液。

所述的碱性试剂为氨水。

所述的超声清洗的功率为400~600W，频率25~30 kHz，超声时间为8~10h，超声温度为50~60℃。

所述的超声分散的时间为15~20min。

所述的烘箱干燥温度为50~80℃，干燥时间为2~3h。

本发明的技术效果在于：

本发明合成的针状纳米ZnO平均长径比大,针状纳米ZnO薄膜在紫外波段有较强的发射峰，而可见光峰相对较弱，显示了其结晶完整且具有良好的光学性能，对于纳米电子器件的发展具有参考意义。

具体实施方式

针状ZnO纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤：

实施例1

（1）Zn分散液的制备

用去离子水和初始浓度为0.4~0.6mol/L的碱性试剂配制Zn 分散液，锌粉加入量1~1.2g；将装有碱性试剂的玻璃瓶超声清洗；超声完后制得含有ZnO纳米颗粒分散液，静置10min待用；

（2）薄膜的制备

将上述制备的ZnO 纳米颗粒分散液中的上层乳白色液体取出，离心、去掉上层清液，将得到的溶液超声分散后将其滴到洁净的硅片上，将硅片置入烘箱中干燥。

实施例2

（1）Zn分散液的制备

用去离子水和初始浓度为0.4mol/L的碱性试剂配制Zn 分散液，锌粉加入量1g；将装有碱性试剂的玻璃瓶超声清洗；超声完后制得含有ZnO纳米颗粒分散液，静置10min待用；

（2）薄膜的制备

将上述制备的ZnO 纳米颗粒分散液中的上层乳白色液体取出，离心、去掉上层清液，将得到的溶液超声分散后将其滴到洁净的硅片上，将硅片置入烘箱中干燥。

其中，所述的碱性试剂为NaOH溶液。所述的超声清洗的功率为400W，频率25 kHz，超声时间为8h，超声温度为50℃。所述的超声分散的时间为15min。所述的烘箱干燥温度为50℃，干燥时间为2h。

实施例3

（1）Zn分散液的制备

用去离子水和初始浓度为0.6mol/L的碱性试剂配制Zn 分散液，锌粉加入量1.2g；将装有碱性试剂的玻璃瓶超声清洗；超声完后制得含有ZnO纳米颗粒分散液，静置10min待用；

（2）薄膜的制备

将上述制备的ZnO 纳米颗粒分散液中的上层乳白色液体取出，离心、去掉上层清液，将得到的溶液超声分散后将其滴到洁净的硅片上，将硅片置入烘箱中干燥。

其中，所述的碱性试剂为氨水。所述的超声清洗的功率为600W，频率30 kHz，超声时间为10h，超声温度为60℃。所述的超声分散的时间为20min。所述的烘箱干燥温度为80℃，干燥时间为3h。