陣列Zn(OH)F半導體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無機半導體功能材料一維陣列的制備方法，尤其涉及一種陣列Zn (OH) F半導體的制備方法。
【背景技術】
[0002]無機半導體材料作為先進科學技術的物質基礎，一直以來都發揮著巨大的作用。無機半導體材料具有高載流子迀移率和高穩定性，廣泛應用于信息處理、固體整流器、發光、環境保護、和新型太陽能電池等領域中。
[0003]近年來，無機半導體材料領域隨著納米技術的進步得到了長足的發展。其中，一維陣列納米結構由于其獨特的物理化學性質而成為研究的熱點，在各種領域包括光電子、光伏、光電化學器件等備受關注。
[0004]Zn (OH) F是一種常用的含有鋅元素的材料，具有優異的催化活性和熒光性質，并被廣泛應用于制備具有特殊結構含鋅材料的中間體。其在紫外光下對有機污染物具有非常高的催化性能，同時具有優異的近紫外熒光性質。Zn (OH) F通過高溫煅燒，可以制備具有多孔結構的ZnO，是一種制備ZnO特殊結構和性質的重要中間體。
[0005]現有技術中，Zn (OH)F的合成通常是通過氟化鋅(ZnF2)空氣氣氛下的熱解、高溫水熱法、電化學沉積法、或微波輔助的方法制備而成。然而，這些方法通常能耗較大，并且產品的形貌不易控制。
【發明內容】
[0006]本申請一實施例提供一種陣列Zn(OH)F半導體的制備方法，其能耗低，且較易控制產品的形貌，該方法包括以下步驟:
[0007]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應溶液；
[0008]S2、將形成有ZnO種子層的導電基底放置到所述配置的反應溶液中，并進行水浴加熱，得到形成在所述導電基底上的陣列Zn(OH)F半導體。
[0009]—實施例中，所述鋅鹽選自硝酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅中的一種或多種的組合，所述含氟化合物選自四丁基氟化胺、三氟乙酸、氟化銨、氟化鈉中的一種或多種的組合。
[0010]一實施例中，步驟SI具體包括:
[0011]將鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物分別配置成水溶液；
[0012]將所述配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液按照預設摩爾比配置成反應溶液；其中，
[0013]所述配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液的濃度都為0.lmol/L。
[0014]—實施例中，所述鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物的摩爾比為(0.01?0.05):(0.01 ?0.05): (0.005 ?0.03)。
[0015]—實施例中，步驟S2中水浴加熱的溫度為75°C?92°C，水浴加熱的反應時長為20min ?3h。
[0016]—實施例中，所述導電基底上的ZnO種子層采用提拉浸漬法沉積形成；在所述導電基底上沉積ZnO種子層具體包括:
[0017]將所述導電基底浸潤到醋酸鋅乙醇溶液中，并勻速提拉出液面，隨后進行燒結，得到形成有ZnO種子層的導電基底；其中，所述醋酸鋅乙醇溶液的濃度為0.lmol/L，提拉速度為150mm/min，煅燒溫度為450 °C，煅燒時間為30min。
[0018]一實施例中，所述醋酸鋅乙醇溶液采用加熱回流法制備，并具體包括:
[0019]將無水醋酸鋅加入乙醇溶液中，在80°C下加熱回流lh，制備得所述醋酸鋅乙醇溶液。
[0020]—實施例中，步驟S2中將形成有ZnO種子層的導電基底放置到所述配置的反應溶液中，具體包括:
[0021]將導電基底形成有ZnO種子層的一面朝下放置到所述配置的反應溶液中。
[0022]—實施例中，所述導電基底選自摻氟氧化錫玻璃、或銦錫氧化物半導體透明導電玻璃中的一種。
[0023]本申請一實施例提供一種陣列Zn(OH)F半導體的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0024]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應溶液；
[0025]S2、將形成有ZnO種子層的導電基底放置到一份所述配置的反應溶液中，并進行水浴加熱；
[0026]S3、待步驟S2反應結束后，將從步驟S2中取出的樣品進行洗滌，并放置到另一份經預熱的所述反應溶液中，進行水浴加熱，得到形成在所述導電基底上的陣列Zn(OH)F半導體。
[0027]與現有技術相比，本申請的技術方案具有以下有益效果:
[0028]I)采用形成有ZnO種子層的導電基底在鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成的反應溶液中水浴加熱，可以得到具有優勢增長方向的陣列Zn(OH)F半導體。
[0029]2)通過調節反應物的摩爾比例，可以獲得高密度的陣列Zn(OH)F半導體，同時通過調節反應時間和溫度，可以調節陣列Zn(OH)F半導體的高度以及密度。
[0030]3)反應條件溫和易控，能耗小，成本低。
[0031]4)獲得的單晶納米線Zn(OH)F陣列具有較大的光電流及比表面積。
【附圖說明】
[0032]圖1是本申請一實施方式陣列Zn(OH)F半導體的制備方法的流程圖；
[0033]圖2是本申請又一實施方式陣列Zn(OH)F半導體的制備方法的流程圖；
[0034]圖3是本申請實施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導體的X射線衍射圖譜(XRD);
[0035]圖4是本申請實施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導體的掃描電鏡照片(SEM);
[0036]圖5是本申請實施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導體的穩態光電壓圖譜(SPS);
[0037]圖6是本申請實施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導體的1-V曲線圖譜。
【具體實施方式】
[0038]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本申請進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本申請，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本申請的保護范圍內。
[0039]參圖1，介紹本申請陣列Zn(OH)F半導體的制備方法的一實施方式。在本實施方式中，該方法包括以下步驟:
[0040]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應溶液。
[0041]步驟SI具體包括:
[0042]S11、將鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物分別配置成水溶液。
[0043]鋅鹽可以選自硝酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅中的一種或多種的組合，含氟化合物可以選自四丁基氟化胺、三氟乙酸、氟化銨、氟化鈉中的一種或多種的組合。
[0044]S12、將所述配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液按照預設摩爾比配置成反應溶液。
[0045]其中，配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液的濃度可以都為0.lmol/L。鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物的摩爾比為(0.01?0.05):(0.01?0.05):(0.005 ?0.03) ο
[0046]S2、將形成有ZnO種子層的導電基底放置到所述配置的反應溶液中，并進行水浴加熱，得到形成在所述導電基底上的陣列Zn(OH)F半導體。
[0047]其中，水浴加熱的溫度為75°C?92°C，水浴加熱的反應時長為20min?3h。在本實施方式中，可以是將導電基底形成有ZnO種子層的一面朝下放置到配置的反應溶液中。導電基底可以選自摻氟氧化錫玻璃、或銦錫氧化物半導體透明導電玻璃中的一種。
[0048]步驟S2中導電基底上的ZnO種子層可以采用提拉浸漬法沉積形成。在導電基底上沉積ZnO種子層具體包括:將導電基底浸潤到醋酸鋅乙醇溶液中，并勻速提拉出液面，隨后進行燒結，得到形成有ZnO種子層的導電基底；其中，醋酸鋅乙醇溶液的濃度為0.1mol/L，提拉速度為150mm/min，煅燒溫度為450°C，煅燒時間為30min。
[0049]同時，醋酸鋅乙醇溶液可以采用加熱回流法制備，并具體包括:將無水醋酸鋅加入乙醇溶液中，在80°C下加熱回流lh，制備得所述醋酸鋅乙醇溶液。
[0050]參圖2，介紹本申請陣列Zn (OH) F半導體的制備方法的又一實施方式。在本實施方式中，該方法包括以下步驟:
[0051]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應溶液；
[0052]S2、將形成有ZnO種子層的導電基底放置到一份所述配置的反應溶液中，并進行水浴加熱；
[0053]S3、待步驟S2反應結束后，將從步驟S2中取出的樣品進行洗滌，并放置到另一份經預熱的所述反應溶液中，進行水浴加熱，得到形成在所述導電基底上的陣列Zn(OH)F半導體。
[0054]本實施方式中，步驟S2中水浴加熱反應結束后，導電基底上實質上已經形成有陣列Zn(OH)F半導體；與上一實施方式不同是，本實施方式中通過步驟S3將此時的導電基底在反應溶液進行進一步的反應，可以在原有的陣列Zn(OH)F半導體上繼續生長，得到尺寸更長(即高度更高)的陣列Zn(OH)F半導體。如此，可以根據實際的應用需要，控制陣列Zn(OH)F半導體的尺寸。
[0055]以下介紹一些具體的實施例，以更好地說明本申請的技術方案:
[0056]實施例一
[0057]首先，在潔凈的導電基底上采用提拉浸漬法沉積ZnO種子層。其中:醋酸鋅乙醇溶液的濃度為0.lmol/L，提拉速度為150mm/min。再將帶有種子層的導電基底在空氣氣氛下進行燒結，煅燒溫度為450°C，煅燒時間為30min。
[0058]隨后，將硝酸鋅、六次亞甲基四胺、四丁基氟化銨分別配制成0.lmol/L的水溶液。再分別取6mL硝酸鋅、6mL六次亞甲基四胺和3mL四丁基氟化銨放入體積為25mL的帶蓋子的玻璃瓶中，并注入5mL的去離子水配置成總體積20mL的反應溶液(標記為①)，此時反應溶液中硝酸鋅、六次亞甲基四胺、四丁基氟化銨的摩爾比為0.03:0.03:0.015。將帶有ZnO種子層的導電玻璃(此處優選摻氟氧化錫玻璃FT0)放入反應溶液中，將玻璃瓶蓋子旋緊后迅速放入恒溫水浴鍋中，溫度為80 °C，反應3h。
[0059]接著，按照上述的配方重新配置一瓶新的20mL的反應溶液(標記為②)，并在第一次3h反應結束前5min將反應溶液②放入恒溫水浴鍋中預熱，待第一次的反應時間結束，迅速將樣品從反應溶液①轉移到反應溶液②中繼續反應。反應結束后，立即