[发明专利]一种ZnO薄膜结构及其制备方法

权利要求书

1.一种ZnO薄膜结构，其特征在于，包括，

衬底，

设置在衬底上的纳米森林结构，

包裹纳米森林结构的ZnO层；

所述纳米森林结构的高度为0.1-50μm，所述ZnO层的厚度为50-500nm。

2.根据权利要求1所述的ZnO薄膜结构，其特征在于，

所述纳米森林结构为纳米纤维、纳米柱、纳米锥或纳米纤维-纳米柱、纳米纤维-纳米锥结构中的一种形成的一维有序结构。

3.根据权利要求2所述的ZnO薄膜结构，其特征在于，形成所述纳米柱或纳米锥的材料与所述衬底材料一致；

形成所述纳米纤维的材料为聚合物。

4.根据权利要求2或3所述的ZnO薄膜结构，其特征在于，

所述纳米纤维的直径为50-150nm，高度为0.1-50μm；

所述纳米柱或纳米锥的底部直径为50-500nm，高度为0.1-3μm；

所述纳米纤维、纳米柱或纳米锥之间形成纳米级间隙。

5.权利要求1-4任一所述ZnO薄膜结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在衬底上涂覆聚合物层；

S2：形成纳米森林结构；

S3：在所述纳米森林结构上沉积ZnO层。

6.权利要求5所述ZnO薄膜结构的制备方法，其特征在于，所述S2步骤为：

若所述纳米森林结构为纳米纤维，则轰击所述聚合物层形成所述纳米森林结构；或，

若所述纳米森林结构为纳米纤维-纳米柱或纳米纤维-纳米锥，则先轰击所述聚合物层形成纳米纤维，然后以纳米纤维作为掩膜层，对衬底进行刻蚀处理，形成具成所述纳米柱或纳米锥的衬底；或，

若所述纳米森林结构为纳米柱或纳米锥，则先轰击所述聚合物层形成纳米纤维，然后以纳米纤维作为掩膜层，对衬底进行刻蚀处理，形成具成所述纳米柱或纳米锥的衬底，最后去除纳米纤维掩膜层。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述轰击为等离子体进行1-2次轰击，使用的等离子体为氩等离子体、氧等离子体或氮等离子体中的一种，每次轰击时的等离子体气源的流量为20-100sccm，腔体压力为0.5-10Pa，射频功率为100-350W，处理时间为2-180min。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀处理为反应离子刻蚀，使用的气体为Cl₂、Br₂、HBr和CF₃Br中的一种，或者Cl₂/HBr、SF₆/O₂/CHF₃、SF₆/Cl₂/HBr、Cl₂/He/O₂/HBr、SF₆/O₂和SF₆/Cl₂/O₂按照任意比例混合的气体，反应离子刻蚀的条件为，射频功率为300-400W，腔室压力为350-400mTorr，刻蚀时间200-300s；

所述去除纳米纤维掩膜层采用湿法刻蚀，具体为将HF和NH₄F按照1:7的比例配成缓和氢氟酸溶液腐蚀50-90s。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

步骤S1中，所述涂覆为旋涂，旋涂转速为2000-4000rpm，旋涂时间为30-60s；

所述烘烤温度为90-120℃，烘烤时间8-15min。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述沉积为利用磁控溅射设备溅射沉积，溅射时温度为15-50℃，溅射时间为0.1-5h。