一種制備半導體氧化鋅納米材料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體納米線制備技術領域，特別是涉及一種制備半導體氧化鋅納米材料的方法。
【背景技術】
[0002]納米線作為納米技術的一個重要組成部分，其可以被用來制作超小電路，以及應用在薄膜太陽能電池、制作透明電極、觸摸屏傳感器等技術領域中，故對于如何制備納米線具有十分重要的意義。
[0003]在現有公開的技術文獻中，在文獻[L.Vayssieres, "Growth of arrayed nanorodsand nanowires of ZnO from aqueoussolut1ns, 〃Adv.Mater.15，464—466 (2003).]報導過利用氧化鋅和高純石墨作為反應物，金作為催化劑在高溫下，利用氣-液-固(VLS:Vapor-Liquid-Solid)原理生長氧化鋅納米線。
[0004]上述現有方案的不足之處在于，實驗的溫度過高，一般在900?1000度，對于基底材料和生產設備的選擇具有局限性。另外反應制備的氧化鋅納米線的排列不夠整齊，工藝的再現性不夠好，對于工業化應用具有一定的困難。
[0005]另外，在文獻[M.H.Huang, Y.Y.Wu, H.Feick, N.Tran, E.Weber, andP.D.Yang, ,,Catalyticgrowth of zinc oxide nanowires by vapor transport, 〃Adv.Mater.13，113-116，(2001).]中，還報導過利用溶液法合成氧化鋅納米線陣列。該方法用六水合硝酸鋅(ΖηΝ03.6H20)和六亞甲基四胺(C6H12N4)作為反應物，在水溶液中將二者混合，隨后將基板材料(如硅片)放入其中，密封后加熱至65?95度，從而在基板上制備出氧化鋅納米線。這種方法的缺點是溶液法制備出的氧化鋅納米棒的結晶性不夠好，且其納米線的密度和排列均不可控，無法滿足工業上對于可控密度陣列氧化鋅納米線的要求。
[0006]綜上來看，雖然現有技術中有各種制備納米線的方法，但是在排列和密度等都都無法滿足工業應用的要求。
【發明內容】
[0007]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備半導體氧化鋅納米材料的方法，用于解決現有納米線制備方法在工藝上不可控以及無法進行工業化的問題。
[0008]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供以下技術方案:
[0009]—種制備半導體氧化鋅納米材料的方法，包括:提供一表面鍍有金膜的基板和供盛放化學反應物的舟；將所述基板鍍有金膜的一面朝上進行放置，且所述基板水平放置在化學反應物的載流氣體下風向位置，并靠近所述舟，所述化學反應物包括納米金剛石顆粒和氧化鋅粉末；采用高溫化學氣相沉積方法于所述基板鍍有金膜的一面上處制備出縱向生長的納米材料。
[0010]優選地，所述基板為以下基板中的至少一種:硅基板、氮化鎵基板及藍寶石基板。
[0011]優選地，采用所述高溫化學氣相沉積方法在所述基板上制備納米材料的具體步驟為:在高溫真空管式爐中間放置盛有納米金剛石顆粒和氧化鋅粉末的舟上放置鍍好金膜的基板；將鍍有金膜的基板水平放置在化學反應物的載流氣體下風向位置；用機械栗把真空管式爐抽真空，并把真空管加熱到反應溫度；通入惰性氣體和氧氣的混合氣體，持續一定時間，之后讓真空管式爐自然降溫，以在基板表面制備出氧化鋅納米材料。
[0012]優選地，所述惰性氣體包括氮氣和氬氣。
[0013]優選地，所述納米金剛石顆粒的用量至少為所述氧化鋅粉末用量的1/9。
[0014]優選地，所述反應溫度為600°C至960°C。
[0015]優選地，在所述硅基板鍍有金膜的一面上處制備出縱向生長的納米材料包括納米線、納米片、納米線陣列和納米片陣列中的至少一種。
[0016]相對現有技術，本發明創新性地選用低成本的納米金剛石顆粒代替原有制備方法中的石墨粉，實現了在低溫條件下快速制備高質量的垂直陣列氧化鋅納米線，為高質量半導體氧化鋅納米線的大規模、低功耗、工業化制備及應用提供了一個更好的方法。
【附圖說明】
[0017]圖1顯示為本發明提供一種制備半導體氧化鋅納米材料的方法的實現流程圖。
[0018]圖2顯示為在鍍有金膜的硅基板上制備出氧化鋅納米線的掃描電鏡圖。
[0019]圖3-1至圖3-6顯示為6組實驗在硅基板上所制備得到的納米線電鏡掃面圖。
[0020]圖4-1至圖4-3分別顯示為在反應溫度為600°C、800°C和960°C條件下所制得的納米線的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0021]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0022]需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0023]請見圖1，給出了，本發明提供一種制備半導體氧化鋅納米材料的方法的實現流程圖，以下將對所述方法的步驟進行詳細地說明。
[0024]步驟S11，提供一表面鍍有金膜的基板和供盛放化學反應物的舟。
[0025]在具體實施中，區別于發明人在先專利申請中，其方案是提供一制備有周期性納米柱的硅基板，而本實施例中提供的是以表面鍍有金膜的基板，同時也應當理解，所述基板可以是各種的基板。。
[0026]步驟S12，將所述基板鍍有金膜的一面朝上進行放置，且所述基板水平放置在化學反應物的載流氣體下風向位置，并靠近所述舟，所述化學反應物包括納米金剛石顆粒和氧化鋅粉末。
[0027]在具體實施中，所述基本距離所述舟的距離不超過5厘米。這樣可以保證氣體就行充分的反應，進而高效地制備出納米材料。
[0028]在具體實施中，納米金剛石顆粒是指制備成本較低，如不限制成本，金剛石顆粒也可以適用，不需要保證顆粒直徑在某一范圍內。
[0029]相比先前技術中使用的氧化鋅粉和石墨粉來作為化學反應物，本實施例中利用納米金剛石顆粒代替之前制備方法中的高純石墨粉，來實現在低溫條件下快速制備高質量的氧化鋅納米線的效果。