專利名稱：一種在硅基底上生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，特別涉及一種在硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法。
背景技術：
氧化鋅是能隙為3.37ev的具有光電性，壓電性的半導體材料；是很有潛力的材料之一。最近幾年來有大量的研究集中于一維氧化鋅的結構的納米棒、納米帶、納米管、納米線。它們可以廣泛應用于傳感器，光電器件，太陽能電池等領域。由于定向生長的準直氧化鋅納米棒具有優(yōu)異的光電性能，壓電性，場發(fā)射性能，可以用于制備發(fā)光二極管，激光，傳感器，納米共鳴器件，場發(fā)射器件等等。
目前實現定向生長氧化鋅納米棒的方法主要為幾種不同的化學氣相沉積方法。經常使用的反應物為氧化鋅與石墨粉末的混合物以及鋅鹽和石墨粉末的混合物。過去實驗往往需要催化劑，并且由于反應條件限制其制備過程的最低溫度不低于500℃。本發(fā)明使用價格低廉的乙酸鋅作為反應物，創(chuàng)造性地實現了在250℃低溫并且不使用催化劑的條件下，在鍍有氧化鋅薄膜的硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒的陣列。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法。其特征在于在石英真空管式爐中，以乙酸鋅(ZnO2C2H3)為反應物，采用化學氣相沉積法在晶向為(001)或者(111)的鍍氧化鋅的硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列；具體制備步驟如下(1)將(111)或(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干；(2)在單晶硅上磁控濺射一層氧化鋅薄膜；(3)在反應容器中添加0.1g～0.5g乙酸鋅；(4)將鍍有氧化鋅薄膜底單晶硅基底用夾子固定在反應容器的氣流出口的孔徑為1.5cm的鐵絲網面上；(5)設定反應溫度250℃～300℃，啟動管式爐升溫至預定溫度并保溫10分鐘；(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻，等降為室溫后，取出反應容器，取下樣品并保存。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的制備方法主要在鍍有氧化鋅薄膜的硅基底上，通過控制反應容器反應物的質量數以調節(jié)氧化鋅氣相在反應容器中的分壓和設定反應溫度，使用價格低廉的乙酸鋅作為反應物，實現了在250℃低溫并且不使用催化劑的條件下直接生長定向準直氧化鋅納米棒的陣列。
圖1(a)、(b)在鍍有氧化鋅硅基底上的定向準直氧化鋅納米棒陣列側面的SEM圖像。
圖2在鍍有氧化鋅的硅基底上的定向準直氧化鋅納米棒陣列的SEM圖像。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種在硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法。在石英真空管式爐中，以乙酸鋅(ZnO2C2H3)為反應物，采用化學氣相沉積法在晶向為(001)或者(111)的鍍有氧化鋅的硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列；具體制備步驟如下(1)將(111)或(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干；(2)在單晶硅上磁控濺射一層氧化鋅薄膜；(3)在反應容器中添加0.1g～0.5g乙酸鋅；(4)將鍍有氧化鋅薄膜底的單晶硅基底用夾子固定在反應容器的氣流出口的孔徑為1.5cm的鐵絲網面上；(5)設定反應溫度250℃～300℃，將管式爐升溫至預定溫度并保溫10分鐘；(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻，等降為室溫后，取出反應容器，取下樣品并保存。
下面的實施例旨在舉例說明本發(fā)明，而不是要以任何方式限制本發(fā)明。
實施例1(1)將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜；(2)在反應容器中放置0.1g的乙酸鋅；(3)用夾子把鍍有氧化鋅薄膜的單晶硅基底固定在孔徑為1.5cm鐵絲網上；(4)把反應容器送入管式爐底中央等溫區(qū)，設定管式爐目標溫度為250℃；(5)啟動管式爐升溫至250℃，并保溫10分鐘；(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻至室溫后，取出反應容器并取下樣品加以保存。
實施例2(1)將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜；(2)在反應容器中放置0.15g的乙酸鋅；后面步驟與實施例1相同。
實施例3(1)將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.3g乙酸鋅。
(3)用夾子把鍍有氧化鋅薄膜的單晶硅基底固定在孔徑為1.5cm鐵絲網上。
(4)把反應容器送入管式爐底中央等溫區(qū)，設定管式爐的目標溫度為250℃。
(5)啟動管式爐升溫至250℃，并保溫10分鐘。
(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻至室溫后，取出反應容器并取下樣品加以保存。
實施例4(1)將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.5g乙酸鋅。
后面步驟與實施例3相同。
實施例5(1)將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
后面步驟與實施例1相同。
實施例6(1)將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.5g乙酸鋅。
后面步驟與實施例5相同。
實施例7(1)將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.1g乙酸鋅。
(3)用夾子把鍍有氧化鋅薄膜的單晶硅基底固定在孔徑為1.5cm鐵絲網上。
(4)把反應容器送入管式爐底中央等溫區(qū)，設定管式爐的目標溫度為300℃。
(5)啟動管式爐升溫至300℃，并保溫10分鐘。
(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻至室溫后，取出反應容器并取下樣品加以保存。
實施例8(1)將(111)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.5g乙酸鋅。
后面步驟與實施例7相同。
實施例9(1)將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.1g乙酸鋅。
(3)用夾子把鍍有氧化鋅薄膜的單晶硅基底固定在孔徑為1.5cm鐵絲網上。
(4)把反應容器送入管式爐底中央等溫區(qū)，設定管式爐的目標為300℃。
(5)啟動管式爐升溫至300℃，并保溫10分鐘。
(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻至室溫后，取出反應容器并取下樣品加以保存。
實施例10(1)將(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干，然后在該基底上磁控濺射一層氧化鋅的薄膜。
(2)在反應容器中放置0.5g乙酸鋅。
后面步驟與實施例9相同。
上面各實施例所得定向準直氧化鋅納米棒陣列的結構，如圖1(a)、(b)所示的在鍍有氧化鋅硅基底上的定向準直氧化鋅納米棒陣列側面的SEM圖像。如圖2所示的在鍍有氧化鋅的硅基底上的定向準直氧化鋅納米棒陣列的SEM圖像.
權利要求
1.一種在硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法，其特征在于在石英真空管式爐中，以乙酸鋅(ZnO2C2H3)為反應物，采用化學氣相沉積法在晶向為(001)或者(111)的鍍有氧化鋅的硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列；具體制備步驟如下(1)將(111)或(001)晶向的硅基底用丙酮、酒精、去離子水逐一超聲清洗并晾干；(2)在單晶硅上磁控濺射一層氧化鋅薄膜；(3)在反應容器中添加0.1g～0.5g乙酸鋅；(4)將鍍有氧化鋅薄膜的單晶硅基底用夾子固定在反應容器的氣流出口的孔徑為1.5cm的鐵絲網面上；(5)設定反應溫度250℃～300℃，啟動管式爐升溫至預定溫度并保溫10分鐘；(6)關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻，等降為室溫后，取出反應容器，取下樣品并保存。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于納米材料制備技術領域的一種在硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法。所用方法為化學氣相沉積法，原料為乙酸鋅。制備時，首先將鍍有氧化鋅薄膜的硅基底固定于反應容器之上，反應容器里盛有一定的量的乙酸鋅，然后把反應容器置于管式爐中央的等溫區(qū)。設定反應溫度，然后啟動管式爐升溫至設定溫度并保溫一定時間，最后關閉管式爐，讓樣品隨爐冷卻到一定溫度。此方法使用價格低廉的乙酸鋅作為反應物，創(chuàng)造性地實現了在250℃低溫并且不使用催化劑的條件下，在鍍有氧化鋅薄膜的硅基底上直接生長定向準直氧化鋅納米棒的陣列。在制造納米電子器件和優(yōu)良的光致發(fā)光和電致發(fā)光的半導器件等方面具有廣泛的應用前景。
文檔編號H01L21/365GK1769545SQ20041008842
公開日2006年5月10日 申請日期2004年11月2日 優(yōu)先權日2004年11月2日
發(fā)明者張政軍, 蘇新 申請人:清華大學