[发明专利]一种原位制备ZnO纳米棒阵列薄膜的方法及其制得的薄膜

说明书

本发明公开了一种原位制备ZnO纳米棒阵列薄膜的方法，通过有机铵盐的制备、二维层状氯化锌基杂化钙钛矿的制备、氯化锌基杂化钙钛矿旋涂制膜、氯化锌基杂化钙钛矿膜层的烧结，从而在基底上原位制备得到氧化锌纳米棒阵列薄膜。本发明利用氯化锌基杂化钙钛矿结晶模板，通过煅烧去除有机组分，在基底上原位制得的氧化锌纳米棒阵列形貌均匀、垂直有序排列，并且纳米棒的尺寸和形貌可控。本发明制备过程简单、成本低，有利于推广和应用。

技术领域

本发明涉及纳米氧化锌材料技术领域，尤其涉及一种原位制备ZnO纳米棒阵列薄膜的方法及其制得的薄膜。

背景技术

ZnO在常温下的禁带宽度为3.37eV，是一种带隙宽、激子束缚能高、热稳定性好、制备方法简单、形貌尺寸多样以及价格低廉的半导体材料。ZnO各晶面的生长速度有很大不同，因此在制备ZnO过程中，可以通过调控实验条件，来改变不同方向的生长速率，从而获得各种各样的纳米形貌结构。ZnO具有纳米颗粒、纳米梳、纳米阵列、纳米空心球、纳米带、纳米环、纳米管等多种形貌结构，可广泛应用于陶瓷、化工、光学、电子和生物等领域。

其中，一维的氧化锌纳米材料结构均匀、结晶性好、晶体缺陷较少，有利于电子的定向传输，具有优异的光学、电学和热学等性能，为电子器件的纳米化、低维化发展提供了基础，因此，一维氧化锌纳米材料吸引了众多研究者的目光。

现有的一维氧化锌纳米棒的制备方法主要有晶种诱导法、化学气相沉积法和水热法等，这些方法均是通过结晶成核和生长的过程制备获得。目前，现有技术尽管合成ZnO纳米棒的方法较多，但仍然普遍存在着制备的氧化锌纳米棒尺寸可调控性较差且较易团聚、氧化锌纳米棒阵列的有序性和可控性不足等技术缺陷。因此，探索开发新型的低成本原位制备氧化锌纳米棒阵列生长方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用氯化锌基杂化钙钛矿结晶模板在基底上原位制备ZnO纳米棒阵列薄膜的方法，以获得垂直有序排列、形貌均匀可控的ZnO纳米棒阵列。本发明的另一目的在于提供利用上述制备方法制得的薄膜。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种原位制备ZnO纳米棒阵列薄膜的方法，包括以下步骤：

(1) 有机铵盐的制备

有机单胺RNH₂或有机双胺NH₂RNH₂的乙醇溶液，其中R＝C_nH_2n，n≥1，与盐酸进行加热回流反应，经减压蒸馏、过滤、重结晶、干燥后，制得有机单铵盐RNH₃Cl或有机二铵盐NH₃ClRNH₃Cl；

(2) 二维层状氯化锌基杂化钙钛矿的制备

按照摩尔质量比所述有机单铵盐RNH₃Cl∶氯化锌＝2∶1，或所述有机二铵盐NH₃ClRNH₃Cl∶氯化锌＝1∶1，将所述有机单铵盐RNH₃Cl的乙醇溶液，或所述有机二铵盐NH₃ClRNH₃Cl的乙醇溶液，与氯化锌的乙醇溶液混合，进行加热回流反应，经减压蒸馏、过滤、重结晶、干燥后，制得二维层状氯化锌基杂化钙钛矿(RNH₃)₂ZnCl₄或NH₃RNH₃ZnCl₄；

(3) 氯化锌基杂化钙钛矿旋涂制膜