[发明专利]氧化锌包覆氧化铜纳米线的异质结阵列的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌包覆氧化铜纳米线的异质结阵列的制备方法，本发明在液相法生长的氧化铜纳米线的基础上，将其作为反应衬底，采用弧光放电等离子体技术将氧化锌颗粒均匀沉积在氧化铜纳米线表面，形成均匀稳定的氧化锌修饰的氧化铜纳米线异质结阵列结构。本发明的好处在于利用新型气相沉积技术可在氧化铜纳米线表面一步沉积氧化锌颗粒，且氧化锌涂层与氧化铜纳米线表面具有强的结合力，且可大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种氧化锌包覆氧化铜纳米线的异质结阵列的制备方法，属于光电材料技术领域。

背景技术

氧化锌(ZnO)，是锌的一种氧化物。难溶于水，可溶于酸和强碱。ZnO具有室温宽度为3.37eV的直接带隙，ZnO作为N型半导体的一个显著特点为具有60meV的激子束缚能，这使得其在室温或更高温度下，激子能具有很好的稳定性，从而保证其在低激发能下激子紫外光的有效发射。因此，ZnO的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。

光电器件的结构大多采用PN结，因此对N型半导体ZnO进行P型掺杂引起了人们的兴趣，氧化铜(CuO)是一种典型的P型半导体材料，具有较好的光吸收率和较低的热发射率。因此，氧化锌与氧化铜构成的异质结结构可在光电器件领域有着广泛的应用前景。

传统的ZnO与CuO构成的异质结结构的制备方法，多数为化学制备方法如水热法、溶胶-凝胶法等，不仅工艺复杂而且存在环境污染等问题，导致无法大规模生产。

有鉴于此，确有必要对现有的制备方法提出改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备简单且能大规模生成的氧化锌包覆氧化铜纳米线的异质结阵列的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种氧化锌包覆氧化铜纳米线的异质结阵列的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：使用液相法制备氧化铜纳米线；

步骤S2：取洁净基体，将所述氧化铜纳米线涂覆于所述基体上，得到反应衬底；

步骤S3：将所述反应衬底固定在物理气相反应室中的可旋转的基座上，并使所述物理气相反应室呈中空状态，采用弧光放电等离子体技术在所述反应衬底上沉积氧化锌沉积层；

步骤S4：释放真空度，待所述物理气相反应室内恢复至常压状态后打开所述物理气相反应室，得到氧化锌颗粒包覆氧化铜纳米线的异质结阵列。

作为本发明的进一步改进，步骤S1具体包括：

步骤S11：将取120g氢氧化钠样品置于反应瓶内加入超纯水溶解至200mL后搅拌均匀得到氧化钠溶液，取2mL乙二胺溶液注入所述氢氧化钠溶液中得到混合溶液A；

步骤S12：取前驱体三水合硝酸铜并溶解于超纯水中得到硝酸铜溶液，将所述硝酸铜溶液注入所述混合溶液A中搅拌10分钟得到混合溶液B；

步骤S13：取150μL质量分数为35％的水合肼溶液，并注入所述混合溶液B中搅拌30min中得到混合溶液C，将所述混合溶液C在冰水浴中静置1h后转移至水浴锅中水浴加热，取上层反应产物抽滤，用超纯水、乙醇、丙酮分别清洗三次得到铜纳米线阵列；

步骤S14：将所述铜纳米线阵列加入500ml乙醇和水的混合液，得到混合溶液D，然后将所述混合溶液D加入圆底烧瓶中，通入氧气，在70℃下搅拌8小时，得到所述氧化铜纳米线。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S12中，所述硝酸铜溶液的制备为将0.241g前驱体三水合硝酸铜溶解于10mL超纯水中制备获取。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S13中质量分数为35％的所述水合肼溶液的体积还可以为200μL。