[发明专利]一种孤立ZnO微米棒的制备方法

说明书

一种孤立ZnO微米棒的制备方法，包括如下步骤：清洗单晶硅衬底，吹干后放入衬底托盘；将衬底载入真空室，对真空室腔体抽真空；对Au和Ti靶材进行预处理；采用电子束沉积法沉积Au/Ti薄膜，衬底温度为室温，沉积电压为10KV，沉积Au和Ti的厚度分别为50nm和20nm；采用水热法在衬底上生长ZnO微米棒，前驱体为硝酸锌和六次甲基四胺，溶剂为去离子水，生长温度为70‑90摄氏度；生长结束后取出样品用去离子水清洗干净后晾干。采用本发明方法制备的ZnO微米棒在金属表面生长，易于剥离，是制备单微纳米光电子器件的理想材料。

技术领域

本发明涉及一种孤立ZnO微米棒的制备方法，属于半导体微纳结构制备技术领域。

背景技术

ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体材料，禁带宽度为3.37eV，室温下激子束缚能高达60 meV，远高于室温热离化能（26 meV），历经多年的发展，ZnO基半导体材料的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。ZnO具有丰富的纳米结构，尤其是ZnO纳米阵列容易实现尺寸、形貌和生长位置的调控，可以显著增强光的散射和电子的传输，在太阳能电池、发光二极管、紫外探测、气敏传感器、光电化学制氢等领域具有广泛的应用。

随着科技的发展，人们对器件的性能、灵敏度、尺寸等提出了更高的要求，纳米结构由于具有优异的小尺寸效应、表面与界面效应和量子尺寸效应等特性在维纳光电子器件中具有广泛的应用。近年来，是单纳米线、纳米棒、纳米管等器件发展迅速，对纳米结构的生长及调控提出了更高的要求。现有制备ZnO纳米阵列的方法制备工艺复杂、纯度低、难以实现单根纳米棒的分离。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种孤立的、易于剥离的ZnO微米棒的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种孤立ZnO微米棒的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、清洗单晶硅衬底，吹干后放入衬底托盘；

步骤二、将衬底载入真空室，对真空室腔体抽真空；

步骤三、对Au和Ti靶材进行预处理；

步骤四、采用电子束沉积法沉积Au/Ti薄膜，衬底温度为室温，沉积电压为10KV，沉积Au和Ti的厚度分别为50nm和20nm；

步骤五、采用水热法在衬底上生长ZnO微米棒，前驱体为硝酸锌和六次甲基四胺，溶剂为去离子水，生长温度为70-90摄氏度；

步骤六、生长结束后取出样品用去离子水清洗干净后晾干。

对上述技术方案的进一步设计为：所述步骤一中，将单晶硅衬底分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗15分钟后用氮气吹干。

所述步骤二中，对真空室腔体抽真空，使得真空室的真空度达到6×10^-6 Pa。

所述步骤三中靶材预处理为对靶材预轰击。

所述步骤五中，水热法在生长ZnO微米棒的时间为24小时。

本发明的有益效果为：

本发明采用水热法和电子束沉积法相结合在单晶硅衬底上制备了孤立的ZnO微米棒。所制备的微米棒尺寸易于控制，随生长温度升高，直径逐渐减小，随生长时间增加，长度逐渐增加。ZnO微米棒在金属表面生长，易于剥离，是制备单微纳米光电子器件的理想材料，在光电探测、太阳能电池背电极等领域具有广泛的应用。

附图说明

图1为实施例一方法制备的ZnO微米棒的扫描电子显微镜图像；

图2为实施例二方法制备的ZnO微米棒的扫描电子显微镜图像；