[发明专利]一种ZnO单晶纳米片的生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种ZnO单晶纳米片的生长方法，属于纳米材料生长和制备领域。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种II-VI族的直接带隙宽禁带半导体材料。其在室温下的禁带宽度为3.37eV，激子束缚能可达60meV，远高于GaN的25meV以及室温热能(26meV)，非常适合制造室温下稳定工作的发光及光电器件。然而生长ZnO单晶的工作确是一个具备挑战性的工作。由于晶格的不匹配，常规的ZnO单晶纳米材料生长通常需要催化剂或者缓冲层来缓解衬底与ZnO之间的应力。目前Si上及蓝宝石衬底上的外延生长ZnO均需要合适的缓冲层来实现。GaN虽然与ZnO晶格失配小，但其成本较高，不利于大规模的应用。

范德瓦尔斯外延法是一个较为实用的生长单晶纳米材料的方法，国际上已经有许多科学家利用其生长二维纳米材料[1-4]，但大多数材料本身就是二维层状材料。而ZnO的物理性质决定其在大多数情形下是优先c轴生长，因此在ZnO的生长中绝大部分都生长为纳米杆或柱状晶体的结构，即使在生长中引入范德瓦尔斯外延技术，获得的仍是ZnO纳米棒之类的柱状晶体[5,6]，此种形态不利于在集成电路工艺中进行整合。

参考文献：

[1]N.H.Tu,Y.Tanabe,K.K.Huynh,Y.Sato,H.Oguro,S.Heguri,K.Tsuda,M.Terauchi,K.Watanabe,K.Tanigaki,Van der Waals epitaxial growth of topological insulator Bi2-xSbxTe3-ySey ultrathin nanoplate on electrically insulating fluorophlogopite mica,Applied Physics Letters,105(2014)063104.

[2]Y.Shi,W.Zhou,A.-Y.Lu,W.Fang,Y.-H.Lee,A.L.Hsu,S.M.Kim,K.K.Kim,H.Y.Yang,L.-J.Li,J.-C.Idrobo,J.Kong,van der Waals Epitaxy of MoS2Layers Using Graphene As Growth Templates,Nano letters,12(2012)2784-2791.

[3]J.Pan,M.I.Utama,Q.Zhang,X.Liu,B.Peng,L.M.Wong,T.C.Sum,S.Wang,Q.Xiong,Composition-tunable vertically aligned CdS(x)Se(1-x)nanowire arrays via van der Waals epitaxy:investigation of optical properties and photocatalytic behavior,Advanced materials,24(2012)4151-4156.

[4]W.Dang,H.Peng,H.Li,P.Wang,Z.Liu,Epitaxial heterostructures of ultrathin topological insulator nanoplate and graphene,Nano letters,10(2010)2870-2876.

[5]M.I.B.Utama,Q.Zhang,S.Jia,D.Li,J.Wang,Q.Xiong,Epitaxial II–VI Tripod Nanocrystals:A Generalization of van der Waals Epitaxy for Nonplanar Polytypic Nanoarchitectures,ACS Nano,6(2012)2281-2288.

[6]M.I.B.Utama,F.J.Belarre,C.Magen,B.Peng,J.Arbiol,Q.Xiong,Incommensurate van der Waals Epitaxy of Nanowire Arrays:A Case Study with ZnO on Muscovite Mica Substrates,Nano letters,12(2012)2146-2152.

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种ZnO单晶纳米片的生长方法。

其方案是：以范德瓦尔斯力作用的层状材料为衬底，以ZnO为靶材，通过脉冲激光沉积方法来制备ZnO单晶纳米片。