[发明专利]在半导体硅基底上催化生长ZnO纳米线的方法

摘要

本发明涉及一种在半导体硅基底上利用过渡金属的独特催化作用和高分子网络络合效应来促进ZnO纳米线自组装生长的催化生长方法。属于半导体光电纳米材料制备工艺技术领域。本发明采用化学镀镍工艺和高分子自组装生长相结合的工艺方法，通过一定的工艺条件，并适当控制反应条件，在硅基底上得到形貌和性能良好的ZnO纳米线薄膜。本发明方法的制备步骤包括：①半导体硅基底的准备；②硅基底的化学镀镍预处理；③ZnO纳米线的生长。本发明方法所得到的ZnO纳米线在硅基底上分布均匀而致密，直径为40～100nm，长度为10μm左右，长径比大于10，形态均匀。

主权项

1.一种在半导体硅基底上催化生长ZnO纳米线的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：a、半导体硅基底单晶硅片的准备：按传统常规的方法将作为半导体硅基底的单晶硅片进行酸洗、水洗、磨光，洗涤干净干燥后待用；b、硅基底的化学镀镍预处理：将摩尔比为1∶1的化学镀镍盐和络合剂混合配成络合稳定的镀液，并调节pH值在9.0～11.0范围内；所述的化学镀镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍中的任一种；所述的络合剂为柠檬酸钠；在反应容器内将混合溶液进行加热，加热温度选60～90℃，恒温保持30～50分钟；并在不断搅拌条件下以5.0mL/min的速率滴加浓度为0.4～0.8mol/L的还原剂亚磷酸氢钠，其加入量为化学镀镍盐的4倍，即两者的摩尔质量比为4∶1；然后迅速放入事先准备好的单晶硅片；在反应过程中缓慢滴加入加速剂乙酸钠溶液，并适时补充OH-，以提高镀速；然后取出己镀覆的硅片，经浸洗后室温放置；c、ZnO纳米线的生长：将一定浓度的可溶性锌盐与高分子聚丙烯酰胺亚浓水溶液混合，调节该混合液的pH值至11.0～12.0；然后将经化学镀镍预处理的硅基底单晶硅片投入该混合液中，在常压加热条件下使其反应，加热温度范围为60～100℃，常压下反应时间为2～6小时；取出硅片，在150℃温度下热处理0.5～2.0小时，然后室温固化；最终得到生长有白色ZnO纳米线薄膜的硅片。