两步法制备ZnO纳米棒

2010-01-29 王业勤 东南大学电子科学与工程学院

  ZnO 有的是种新型的的II-VI 族半导体技术相关材料,比较广泛地APP于太阳光能微型蓄电池、太阳光的紫外线探测系统器、LED 等更多各个领域。文章用到频射溅射的方式在ITO 导电玻璃钢上制取ZnO 籽晶层,继续使用水热法实现最后步的ZnO nm棒的发展,对其表层要素、发展倾向各类映出率和挥发率实现钻研探讨。效果呈现,nm棒还具有(002)倾向的六角柱型式,映出率很不错,为进那步在元器件封装APP上的钻研探讨提供数据了更好的符合。   ZnO 就是一种新的II-VI 族半导体配件建筑材料,其同时带隙宽禁带为3.36 eV,室内温度下的激子束能为60 meV。ZnO 复合膜在晶格、光电产品、压电式、气敏、压敏等众多邻域体现了优异的的能力,热稳定高高,在表皮声波频率配件、日能锂电、气敏和压敏配件等较多邻域拥有了比较广的采用,在UV紫外线探测系统器、LED、LD 等深层次邻域也存在着惊人的开发技术发展潜力。

  纳米ZnO 薄膜的制备方法包括:溶胶-凝胶法、电沉积法、化学气相沉积法、水热法等,其中水热法具有操作简单、成本低等优点,而两步法不仅具有以上的优点,并且高度垂直于衬底,具有良好的应用前景。生长籽晶层的方法主要是溶胶-凝胶法,2005 年,MinGuo 等运用溶胶-凝胶法生长籽晶层的两步水热法制作出的染料敏化纳米ZnO 太阳能电池的效率为2.4%,但溶胶-凝胶法制备工艺比较复杂,且重复性差。如果采用磁控溅射法制备籽晶层,其工艺简单、制备成本低、重复性高,并且颗粒均匀。

  这篇文章将用到磁控溅射法纪备籽晶层,就用水热法对其实行第二个次ZnO 的发育,并对制作成的微米ZnO 聚酯薄膜对其实行稳定性在线检测。

1. 实验

  两步法制备纳米ZnO 薄膜。用射频溅射(RF sputtering)制备ZnO 籽晶层,采用的是中科院微电子中心生产的SG-III 型13.6MHZ,3kw 的射频溅射仪,ITO 导电玻璃作为衬底,衬底的溅射温度为室温,溅射的靶材是上海光机所晶体材料中心生产的,直径为90mm,厚度为6mm,纯度为99.99%的ZnO 靶。溅射过程中通99.99%的Ar 作为反应气体,本底真空为3×10-5Pa , 工作压强为2.4 × 10-2Pa, 溅射功率为300W 。配置0.05mol/L 醋酸锌(Zn(CH3COO)2.2H2O)溶液,然后用氨水将溶液的pH 值调至10,将带有ZnO 籽层的ITO 玻璃垂直放入溶液中,在90℃下恒温水浴4个小时。取出后用去离子水清洗并烘干。

  选用检测智能光学显微镜(SEM)研究方法奈米ZnO 贴膜的形貌,用X x射线衍射仪(XRD)研究方法ZnO的萌发选聘价值取向,用俄罗斯岛津 UV3600 型分光光度计使用电子散射光谱仪图和降解光谱仪图的测量。

2. 结果与讨论

  所分为三步法治建设得的ZnO 保护膜的SEM 图案长为1 的(a)和(b)图示,颗粒物差不多,差不多粒度为140nm。而只所分为水热法治建设备出的ZnO 保护膜,从图1(c)中需要看出来其生長趋向自由函数性,用三步法最该的微米棒常见都确保竖直于衬底乐观生長,趋向确保其程度的一统性。ZnO 微米棒的生長趋向决定于生長成长期,只所分为水热法,其生長成长期的趋向是自由函数性的,因而导至终于的趋向也是自由函数性的,而且所分为rf射频溅射生長籽晶层后,生長出的ZnO 微米棒常见为确保竖直于衬底,这表示籽晶层需要助力ZnO 微米棒定向生确保竖直于衬底生長。   图2为第二步法生形成ZnO pet薄膜的XRD 图谱,可断定(002)面的衍射峰最牛,阐述ZnO納米棒享有c 轴择优录用趋向性,前景趋向不同,这与SEM 受到的但是不同。除此外面,还显现了(100),(101),(102)和(110)等晶面的衍射峰,反映納米棒的趋向或者是享有特定的js随机数性,这与納米棒的明确发育状态有关系。经由保持发育状态,一般可促进納米棒的趋向性。   从图3(a)和(b)是可以可以看出适用第二步法冶备出的ZnO 纳米技术级棒复合膜在主光谱为200~400nm 时经过率是零,吸附率是100%;而如今主光谱的提高,ZnO纳米技术级棒复合膜的吸附率讯速下跌,经过率则迅速提高。注意现象是ZnO 的禁上行带宽度为3.36eV,对待主光谱在380nm 一些的一般量光量子近乎全都吸附,而对待低热量的长波光量子则不吸附。

图1 ZnO 薄膜的SEM 图
(a)和(b)为采用两步法生长的ZnO 薄膜不同放大倍数下的SEM 图;(c)只采用水热法生长出的ZnO 薄膜的SEM 图;(d) ZnO 纳米棒的局部放大图

图2 2步法发展的ZnO 塑料薄膜的XRD

图3 三步法发展的ZnO 保护膜的散射图谱(a),吸引谱图(b)

3. 结论

  第二步法出现ZnO 纳米级级级棒具基本操作容易、总成本低等优点和缺点。经由SEM、XRD 实现表现概述,通过第二步法出现出的ZnO 纳米级级级棒具c 轴定向趋向特征,面积趋向不一且铅垂于衬底的强势,对纳米级级级元器的设计提供了了好的参考选取。