[发明专利]一种数码可控打印IZO半导体纳米线的方法

说明书

本发明一种数码可控打印IZO半导体纳米线的方法。该方法以N,N‑二甲基甲酰胺及三氯乙烯为混合溶剂，溶解聚乙烯吡咯烷酮、醋酸锌及硝酸铟水合物制得前驱体溶液，然后利用电流体喷印设备打印出纳米线阵列，最后高温退火后制备出透光率高、长而连续、尺寸均匀、数码可控的IZO半导体纳米线。本发明解决了传统无机纳米线合成方法中短小、杂乱的问题，可以规则排列，适用于更多器件类型：如晶体管、传感器等，为无机半导体纳米线的制备开辟新径。

技术领域：

本发明属于先进材料制造领域，具体来说，本发明涉及一种数码可控打印IZO半导体纳米线的方法。

背景技术：

氧化铟锌(IZO)作为广泛应用于晶体管沟道材料的金属氧化物半导体，具有迁移率高、导电性好及透明度高等优点，在平板显示及柔性集成电路等方面取得广泛应用。

作为MOSFET中传统的半导体材料，IZO薄膜已被广泛报道。但是，关于一维IZO半导体的制备相对较少，且到目前为止，一维IZO半导体大多采用水热法、沉积法或传统的静电纺丝法制备，但水热法和沉积法无法获得长而连续的纳米线阵列，而静电纺丝法纺出的纳米纤维则十分杂乱，无法有序排列。

发明内容：

本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种数码可控打印IZO半导体纳米线的方法。该方法以N,N-二甲基甲酰胺及三氯乙烯为混合溶剂，溶解聚乙烯吡咯烷酮、醋酸锌及硝酸铟水合物制得前驱体溶液，然后利用电流体喷印设备打印出纳米线阵列，最后高温退火后制备出透光率高、长而连续、尺寸均匀、数码可控的IZO半导体纳米线。本发明解决了传统无机纳米线合成方法中短小、杂乱的问题，可以规则排列，适用于更多器件类型：如晶体管、传感器等，为无机半导体纳米线的制备开辟新径。

本发明的技术方案为：

一种数码可控打印IZO半导体纳米线的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将N,N-二甲基甲酰胺与三氯乙烯混合，制备为混合溶剂；

其中，质量比为，N,N-二甲基甲酰胺：三氯乙烯＝2～4:1；

(2)将聚乙烯吡咯烷酮、二水合醋酸锌与硝酸铟水合物溶于混合溶剂中，常温搅拌0.5-24小时，得到前驱体溶液；

其中，质量比为，聚乙烯吡咯烷酮：二水合醋酸锌＝1:2-1:4，二水合醋酸锌：硝酸铟水合物＝10:1-20:1；前驱体溶液中，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为10-20％；

(3)利用电流体喷印设备将前驱体溶液打印为纳米线阵列；

其中，注射器针头和接收面之间的电压为0.5～2.5kV、注射器针头距基板的距离为1～6mm，将注射器针头出液流量设置为1～50nL/min，将基板运动速度设置为300-1000mm/s；

(4)将纳米线阵列300-500℃下煅烧30-120分钟，得到IZO半导体纳米线。

所述的IZO半导体纳米线的直径为50～5000nm。

本发明的实质性特点为：

当前的静电纺丝中，需要较大电压(约15KV)，而本发明的纳米线打印技术所用的电压较小(1KV左右)；另一方面，静电纺丝中接收板是固定的，而本发明的数码可控纳米线打印技术，纳米线打印过程中的基板是高速运动的，从而使笔直的纳米线制备变为可能。

本发明的有益效果为：

到目前为止，一维IZO半导体的制备大多采用水热法、沉积法或传统的静电纺丝法制备，但水热法和沉积法无法获得长而连续的阵列，而静电纺丝法纺出的纳米纤维则十分杂乱，无法有序排列。本发明所制备的IZO半导体纳米线具有数码可控的特点，能够打印出长而连续的纳米线，并且其排布方式、单根纳米线走向以及纳米线阵列的间距均可控制，有效解决传统纳米线合成方法中的瓶颈问题。