利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，属于半导体材料领域，用纯度为99.99％的锌或氧化锌，制成直径1英寸、厚度0.25英寸的靶；用单晶或玻璃作为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干燥；靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2×10?6托，溅射过程中设置氧气压力在5毫托～50托，温度在室温～900℃，激光能量为1～10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10～80厘米。该方法用的激光是清洁的，只对待蒸镀的材料表面施加热量，来自加热源和支撑物等的污染减小到最低水平；蒸发速率高，过程容易控制，制备的一维纳米氧化锌不仅长度宽度形貌均匀，而且不会发生组分偏离现象。
【专利说明】
利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，属于半导体材料领域。
【背景技术】
[0002]近些年来一维纳米结构由于其独特优越的性能表现引起了学术界的广泛兴趣。根据形貌的不同，一维纳米结构也被叫做晶须、纤维、纳米线、纳米棒、纳米带或纳米管。用它们制造的纳米元器件可以广泛应用于纳米电子学、光子学和超灵敏的的生物分子传感器等领域。传统常规的半导体材料可以用于制备一维纳米结构。
[0003]氧化锌具有独特的压电、光学和机械特性而备受关注。使用氧化锌纳米线制作的纳米元件可用来开发纳米发电机和纳米激光器。另外由于氧化锌纳米线非常大的比表面积，还可被用作纳米传感装置。
[0004]氧化锌纳米线可在高温下直接蒸发氧化锌粉末制得，比如热蒸发氧化锌和石磨的混合粉末，也可以在以化学气相沉积法为基础的真空炉室中进行，或者可以在水中用氯化锌和氢氧化钠的水热反应制成，另外可用射频溅射技术制备。用真空喷镀技术制备的一维纳米氧化锌不仅长度宽度形貌等不统一不均匀，而且实际所得产物和目标产物相比会发生组分偏呙。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明提供一种利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，采用脉冲激光沉积法来制备一维纳米结构氧化锌。通过控制沉积条件和参数，来控制一维纳米氧化锌的长度宽度和形貌，用来制造符合实际应用条件和标准的高纯度一维氧化锌纳米结构。
[0006]具体的技术方案为:
[0007]利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，包括以下步骤:
[0008]用纯度为99.99%的锌或氧化锌，制成直径I英寸、厚度0.25英寸的靶;用单晶或玻璃作为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干燥；
[0009]靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2X 10—6托，溅射过程中设置氧气压力在5毫托?50托，温度在室温?900°C，激光能量为I?10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10?80厘米。
[0010]具体的，溅射前，先进行预溅射，去除靶的表层物质确保在正式溅射时的均匀性；溅射时，先溅射催化金属靶，然后再溅射锌或氧化锌靶;溅射完毕后，在氮气中进行冷却到室温取出。
[0011]所述的清洁溶剂为丙酮、酒精、异丙醇。
[0012]所述的催化金属革E为金、银、铀、钯金属制成。
[0013]根据设定不同的实验条件和参数，氧化锌纳米线直径可控制在40到100纳米之间，长度可以控制在500纳米以上。
[0014]脉冲激光沉积法一般多用于制备薄膜或者厚膜材料，极少用于制备其他结构的功能氧化物。本发明提供的利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，采用脉冲激光沉积法来制备一维纳米结构氧化锌，由于该方法应用的激光是清洁的，而且只对待蒸镀的材料表面施加热量，这就使来自加热源和支撑物等的污染减小到最低水平;蒸发速率高，且过程容易控制，制备的一维纳米氧化锌不仅长度宽度形貌均匀，而且不会发生组分偏离现象。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例的电子显微镜观测成品样貌图。
【具体实施方式】
[0016]结合实施例说明本发明的【具体实施方式】。
[0017]实施例1
[0018]使用直径为I英寸，厚度为0.25英寸，纯度为99.99 %的氧化锌靶，单晶硅作为衬底。衬底由超声波清洗器完成，在丙酮清洁溶剂中各清洗20分钟，之后用去离子水冲洗，最后用氮气干燥。放入真空腔室内，真空腔的初始压力为2X10—6托。在正式溅射之前，先进行预溅射，去除靶的表层物质。先溅射5纳米厚度的金制的金属钯，随后溅射I微米的氧化锌。溅射过程中设置氧气压力为500毫托，温度为500摄氏度，激光能量为2毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为70厘米。溅射完毕后，在氮气中进行冷却，每分钟下降6摄氏度，直至室温左右时，方可取出。经扫描电子显微镜观测成品样貌如图1所示所示，即氧化锌纳米线直径约为50到100纳米，长度约为I微米。
[0019]实施例2
[0020]使用直径为I英寸，厚度为0.25英寸，纯度为99.99 %的锌靶，单晶硅作为衬底。衬底由超声波清洗器完成，在酒精清洁溶剂中各清洗20分钟，之后用去离子水冲洗，最后用氮气干燥。放入真空腔室内，真空腔的初始压力为2X10—6托。在正式溅射之前，先进行预溅射，去除靶的表层物质。先溅射5纳米厚度的银制的金属钯，随后溅射I微米的锌。溅射过程中设置氧气压力为5毫托，温度为900摄氏度，激光能量为I毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10厘米。溅射完毕后，在氮气中进行冷却，每分钟下降6摄氏度，直至室温左右时，方可取出。
[0021]实施例3
[0022]使用直径为I英寸，厚度为0.25英寸，纯度为99.99 %的锌靶，玻璃作为衬底。衬底由超声波清洗器完成，在异丙醇清洁溶剂中各清洗20分钟，之后用去离子水冲洗，最后用氮气干燥。放入真空腔室内，真空腔的初始压力为2X10—6托。在正式溅射之前，先进行预溅射，去除靶的表层物质。先溅射5纳米厚度的铂制的金属钯，随后溅射I微米的锌。溅射过程中设置氧气压力为50托，温度为室温，通常默认为25摄氏度，激光能量为10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为80厘米。溅射完毕后，在氮气中进行冷却，每分钟下降6摄氏度，直至室温左右时，方可取出。
【主权项】
1.利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，其特征在于:包括以下步骤: 用纯度为99.99%的锌或氧化锌，制成直径I英寸、厚度0.25英寸的靶；用单晶或玻璃作为衬底，衬底超声波清洗后，在清洁溶剂中清洗20分钟，再用去离子水冲洗，最后用氮气干燥； 靶和衬底放入到脉冲激光沉积设备的真空腔内；真空腔的初始压力为2X 10—6托，溅射过程中设置氧气压力在5毫托?50托，温度在室温?900°C，激光能量为I?10毫焦每平方厘米，靶到衬底距离为10?80厘米。2.根据权利要求1所述的利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，其特征在于:溅射前，先进行预溅射，去除靶的表层物质确保在正式溅射时的均匀性； 溅射时，先溅射催化金属靶，然后再溅射锌或氧化锌靶;溅射完毕后，在氮气中进行冷却到室温取出。3.根据权利要求1所述的利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，其特征在于:所述的清洁溶剂为丙酮、酒精、异丙醇。4.根据权利要求2所述的利用薄膜沉积制备一维纳米结构氧化锌的方法，其特征在于:所述的催化金属靶为金、银、铂、钯金属制成。
【文档编号】C23C14/28GK105839055SQ201610158232
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】王烨
【申请人】王烨