[发明专利]一种生长混合相锌镁氧三元氧化物纳米线网的方法

说明书

本发明提供一种生长混合相锌镁氧三元氧化物纳米线网的方法。本发明通过将镁源(如氮化镁等)、锌源(如氧化锌)与碳源(如纳米金刚石粉末等)相互混合作为反应源，在不与化学反应源舟接触的镀金或镀铂硅片等衬底表面上直接生长混合相结构的锌镁氧纳米线网，这种方法不仅简化了实验工艺过程，而且实现了高掺杂和较大面积生长混合相锌镁氧纳米线，可以很好地用于制作高性能宽带隙半导体材料光电器件，尤其是日盲紫外光电探测器，进一步扩宽氧化锌纳米材料在光电领域的应用范围，使其得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及纳米线生长技术领域，特别是涉及一种生长混合相锌镁氧三元氧化物纳米线网的方法。

背景技术

Liping Zhu^[1]等人[Liping Zhu etal,Applied Physics Letters,2006,88,113106]报导利用化学气相沉积方法以锌和镁混合粉末为反应源在硅片上无催化生长镁金属掺杂为5％的纤锌矿结构锌镁氧纳米线。利用两步法生长，先在低温条件下在硅片上生长氧化锌液滴起到种子层作用，然后迅速升温，锌镁蒸气会逐渐渗入氧化锌液滴，形成锌镁氧纳米棒，最后在缓慢降温过程中在纳米棒上会进一步生长较细的纳米线，生长机制如图1所示。

该现有技术的缺点是生长的锌镁氧纳米线粗细不均，而且生长实验过程是分两步进行的，生长材料的实验过程比较复杂；除此之外，所生长的锌镁氧纳米线的镁掺杂量仅为5％，掺杂含量较低，不能大幅度扩宽材料的带隙宽度。从而需要进一步研究并简化实验工艺过程和生长混合相结构的锌镁氧纳米线。

有文献^[2][Ivan Isakov etal,Phys.Status Solidi C,2013,10,1308]报道过利用等离子体辅助分子束外延来生长锌镁氧纳米线。在硅衬底上蒸镀一层金并退火处理作为催化剂，利用锌和镁固体作为源材料，通过控制镁蒸气的流速来生长不同掺杂量的锌镁氧纳米线，所生长的锌镁氧纳米线中镁掺杂量最高为7.5％。

该现有技术的缺点是制备生长工艺方法较为复杂，硅衬底上的金还需退火处理，而且所生长出来的锌镁氧纳米线比较稀疏，纳米线的数量很少；除此之外，所生长的纳米线的镁掺杂量仅为7.5％，掺杂量依然比较低，从而需要进一步研究并简化实验过程工艺和提高锌镁氧纳米线的镁掺杂量，生长混合相的锌镁氧纳米线。

Y.H.Liu^[3]等人[Y.H.Liuetal,IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,2014,26,645]进一步开发了一种新颖的生长锌镁氧纳米线的制备方法。先利用磁控溅射在玻璃片上沉积一层锌镁氧薄膜，然后在薄膜上沉积一层金叉指电极，直接利用水热法在叉指电极上生长锌镁氧纳米线来制作探测器，所生长制备的锌镁氧纳米线的带隙宽度相对氧化锌纳米线仅仅增大0.09eV，可以判定出纳米线中镁掺杂含量并不高。

该现有技术的缺点在于锌镁氧纳米线的制备工艺太过复杂，而且镁的掺杂含量也比较低；除此之外，在锌镁氧薄膜上制作叉指电极然后再生长纳米线材料，很可能导致叉指电极和薄膜导通，器件光电测试中很难判定的仅仅是锌镁氧纳米线的光电响应。从而需要进一步研究并简化实验工艺过程，生长混合相结构的锌镁氧纳米线。

[1]Liping Zhu,Mingjia Zhi,Zhizhen Ye,and Binghui Zhao,Applied PhysicsLetters,2006,88,113106

[2]Ivan Isakov,Marina Panfilova,Marion J.L.Sourribes,and PaulA.Warburton,Phys.Status Solidi C,2013,10,1308

[3]Y.H.Liu,Sheng-Joue Young,C.H.Hsiao,Liang-Wen Ji,T.H.Meen,W.Water,and Shoou-Jinn Chang,IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,2014,26,645