[发明专利]制备氧化锌纳米线薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备氧化锌纳米线薄膜的方法。

背景技术

一维纳米结构由于其优越的特性，在光学和电子器件制备方面具有明显优势，因此受到广泛的关注和深入研究。其中，氧化锌纳米线具有卓越的半导体特性、光学特性和压电特性，可以用于制备场效应晶体管、紫外光探测器、气敏传感器、太阳能电池、纳米发电机、纳米激光器和场发射器件等。

当前，绝大部分氧化锌纳米线器件都是由单根纳米线构建的。基于单根纳米线的器件存在一个最大的障碍，就是缺乏有效的工艺来实现纳米的精确定位，并且器件需一个一个的制备，过程非常耗时。因此，对于基于单根纳米线的器件，在大规模生产方面将面临巨大的挑战。对于纳米线薄膜，其相对简单的制备工艺和低成本，使其在大规模器件制备方面显示出光明的应用前景。而且，相对于单根纳米线器件，基于薄膜的器件可以实现大电流输运，以及高可靠性和可重复性。

经过对现有技术的检索发现，Ko S H、Park I、Pan H等人，在ZnO nanowire network transistor fabrication on a polymer substrate by low-temperature，all-inorganic nanoparticle solution process.Applied Physics Letters，2008，92(15)：154102(Ko S H、Park I、Pan H等，利用低温全无机纳米粒子工艺制备以聚合物为基底的氧化锌纳米线网络晶体管，应用物理快报，2008，92(15)：154102)中公开了利用水热法，在制备器件的基底上直接得到纳米线薄膜，但纳米线并非平铺在基底上，而是与基底成一定角度，并且纳米线结晶度差，造成器件性能较差。Unalan H E、Zhang Y、Hiralal P等人，在Zinc oxide nanowire networks for macroelectronic devices.Applied Physics Letters，2009，94(16)：163501(Unalan H E、Zhang Y、Hiralal P等，基于氧化锌纳米线网络的宏观电子器件，应用物理快报，2009，94(16)：163501)中公开了利用接触印刷技术制备得纳米线薄膜，在此方法中纳米线生长和薄膜制备是分开的，这样有利于使用高质量的纳米线来制备薄膜。但是该方法存在两个缺陷：一是要求纳米线必需固定在某一基底上，才能凭借接触印刷技术将纳米线转移到另一用于制备器件的基底上面。二是该方法操作难度大，要求在固定有纳米线的基底上施加一很均匀的压力，并且最后需在毫无切向力的条件下将其从制备器件的基底上面提起来。因此，有必要发展一种工艺简单、成本低廉、操作方便、高效的制备高质量氧化锌纳米线薄膜的方法，这将是规模化制造纳米线器件的关键。

发明内容

本发明的目的在于提出一种制备氧化锌纳米线薄膜的方法，以解决现有的制备方法工艺复杂、成本高、操作难度大、效率低、得到的氧化锌纳米线薄膜质量差的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，达到本发明的目的。

一种制备氧化锌纳米线薄膜的方法，包括以下工序：

a)用3-氨丙基三乙氧基硅烷对氧化锌纳米线进行表面修饰，得到经过表面修饰的氧化锌纳米线；

b)将所述经过表面修饰的氧化锌纳米线置于水中，进行超声分散，得到均匀的悬浊液；

c)将经过亲水性处理的带有二氧化硅层的硅片，置于所述悬浊液中，静置，得到所述氧化锌纳米线薄膜。

经所述3-氨丙基三乙氧基硅烷表面修饰的氧化锌纳米线，表面存在氨基功能团，在水中所述氨基功能团带正电，而所述经过亲水性处理后的带有二氧化硅层的硅片在水中带负电。依靠两者之间的静电相互吸引，实现了氧化锌纳米线在带有二氧化硅层的硅片表面的自组装，得到了所述氧化锌纳米线的薄膜。

在本发明具体实施时，优选地，所述工序a)包括以下步骤：

a₁)将所述3-氨丙基三乙氧基硅烷加入水中，得到3-氨丙基三乙氧基硅烷的水溶液；进一步，所述3-氨丙基三乙氧基硅烷与所述水的体积比为0.0125～0.025∶1；

a₂)调节所述3-氨丙基三乙氧基硅烷的水溶液的pH值；进一步，所述水溶液的pH值调节至4～7；