]如图1所示，本发明制备的生长石墨烯纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列，包括Si衬底11、旋涂不同参数的石墨稀纳米片12、生长石墨稀纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列13。
[0032]图2为本发明制备的石墨稀纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列的XRD测试图。测试得到Zn0(0002)与(0004)面，表明本发明制备的ZnO纳米阵列具有非常好的结晶质量。
[0033]图3为本发明制备的石墨烯纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列的扫描电镜图。由图可知，石墨烯纳米片衬底上生长的分级ZnO为生长出直径150nm、六角柱状且单晶纤锌矿ZnO纳米阵列，同时未覆盖石墨稀纳米片的区域则没有形成ZnO纳米阵列。
[0034]图4为本发明制备的石墨稀纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列光响应测试图。由图可知，获得良好的1-V特性和光响应特性，由于石墨烯纳米片的插入，光响应迅速，说明载流子注入速度快。表明本发明制备的石墨稀纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列无论是电学性质还是在光学性质上，都具有非常好的性能。利用本实施例制备的石墨烯纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列制备ZnO基紫外光电探测器的步骤如下:在上述步骤得到的Si衬底旋涂石墨烯纳米片后生长出分级ZnO纳米阵列，再经电子束蒸发Au/Pt形成欧姆接触；最后通过在N2气氛下退火。其中分级ZnO纳米阵列的长度约为5 μ m，直径约lOOnm。制备得到n_Si/Graphene纳米片/分级ZnO纳米阵列/Au/Pt光探测器。
[0035]实施例2
[0036]本实施例生长在石墨烯纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列的制备方法，包括以下步骤:
[0037](I)采用石墨稀纳米片为衬底:将制备的石墨稀纳米片(直径为50_100um，厚度为2nm，浓度为lmg/ml)旋涂于其他衬底上，Si衬底、蓝宝石衬底等常规衬底，旋涂层数数次I次，旋涂速度6000rmp ；
[0038](2)CVD法无催化生长分级ZnO纳米阵列:将上述石墨稀纳米片旋涂的衬底放入CVD水平管式炉中，采用常见化学气相沉积CVD法无催化生长分级ZnO纳米阵列。通过控制管式炉工艺参数:气氛流量(氧气流量为200sccm，氩气为200sccm)、生长温度800°C、生长时间30min、石墨烯衬底放置位置于3cm直径石英管中，最终直接无催化无损伤地生长出分级ZnO纳米阵列。
[0039]利用本实施例制备的石墨稀纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列制备ZnO基LED器件的步骤如下:在上述步骤得到的分级ZnO纳米阵列上依次生长柱状Mg掺杂的P型分级GaN纳米阵列；再经电子束蒸发形成Au/Pt欧姆接触和肖特基结；最后通过在N2气氛下退火，以提高P型GaN纳米阵列的载流子浓度和迀移率。其中分级ZnO纳米阵列的长度约为2 μπι，直径约500nm ；Mg掺杂的p型分级GaN的纳米阵列的长度为约为500nm，直径约500nm。制备得到Si/Graphene纳米片/分级ZnO纳米阵列/分级p型GaN纳米阵列/Au/Pt的异质结LED器件。
[0040]实施例3
[0041]本实施例生长在石墨烯纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列的制备方法，包括以下步骤:
[0042](I)采用石墨稀纳米片为衬底:将制备的石墨稀纳米片(直径为15_50um，厚度为lnm，浓度为0.5mg/ml)旋涂于其他衬底上，n_Si和蓝宝石衬底等常规衬底，旋涂层数数次2次，旋涂速度3000rmp ；
[0043](2)CVD法无催化生长分级ZnO纳米阵列:将上述石墨稀纳米片旋涂的衬底放入CVD水平管式炉中，采用常见化学气相沉积CVD法无催化生长分级ZnO纳米阵列。通过控制管式炉工艺参数:气氛流量(氧气流量为lOOsccm，氩气为lOOsccm)、生长温度700°C、生长时间60min、石墨烯衬底放置位置于2cm直径石英管中，最终直接无催化无损伤地生长出分级ZnO纳米阵列。
[0044]利用本实施例制备的石墨稀纳米片衬底上分级ZnO纳米阵列制备ZnO太阳能电池器件的步骤如下:在上述步骤得到的分级ZnO纳米阵列上依次PECVD沉积CH3NH3PbI3，再沉积空穴传输层(HTM)，最后经电子束蒸发Au/Pt形成欧姆接触。其中，分级ZnO纳米阵列的长度为3 μπι，CH3NH3PbI3厚度500nm，空穴传输层(HTM) 200nm。制备得到Si/Graphene纳米片/分级ZnO纳米阵列/CH3NH3PbI3/HTM/Au/Pt杂化太阳能电池。
[0045]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列，其特征在于:包括石墨烯纳米片衬底以及石墨稀纳米片衬底上无催化CVD生长的分级ZnO纳米阵列，所述的石墨稀纳米片旋涂于Si或蓝宝石衬底上。2.—种石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)采用石墨烯纳米片为衬底，将制备的石墨烯纳米片旋涂于Si或蓝宝石衬底上，旋涂层数数次1-3次，旋涂速度1000-6000rmp ； (2)将步骤(I)中石墨烯纳米片旋涂的衬底放入CVD水平管式炉中，采用化学气相沉积CVD法无催化生长分级ZnO纳米阵列，通过控制管式炉工艺参数气氛流量的氧气流量、氩气流量；生长温度；生长时间，石墨烯衬底放置位置于l-3cm直径石英管中，最终直接无催化无损伤地生长出分级ZnO纳米阵列。3.如权利要求2所述的石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的制备方法，其特征在于:步骤(I)中制备的石墨稀纳米片直径为5-100um，厚度为0.5-2nm，浓度为0.1-lmg/ml。4.如权利要求2所述的石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的制备方法，其特征在于:步骤(2)中控制管式炉工艺参数如下，气氛流量:氧气流量为40-200sccm，氩气为40-200sccm ;生长温度:600_800°C ;生长时间:30_120min。5.如权利要求4所述的石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的制备方法，其特征在于:控制管式炉工艺参数如下，气氛流量:氧气流量为lOOsccm，氩气为10sccm ;生长温度:7000C ;生长时间:60min，石墨烯衬底放置于2cm直径石英管中。6.如权利要求1所述的石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的应用，其特征在于:该分级ZnO纳米阵列用于制备ZnO基紫外光电探测器。7.如权利要求1所述的石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的应用，其特征在于:该分级ZnO纳米阵列用于制备ZnO基LED器件。8.如权利要求1所述的石墨烯衬底上分级ZnO纳米阵列的应用，其特征在于:该分级ZnO纳米阵列用于制备ZnO杂化太阳能电池器件。
【专利摘要】本发明公开一种石墨烯衬底上ZnO分级纳米阵列及其制备方法及应用，包括石墨烯纳米片衬底以及石墨烯纳米片衬底上的分级ZnO纳米阵列。所述石墨烯纳米片衬底上的分级ZnO纳米阵列为石墨烯纳米片衬底上无催化CVD生长的分级ZnO纳米阵列。本发明还公开了上述分级ZnO纳米阵列的制备方法及应用。与现有技术相比，本发明具有无需沉积金属催化剂和沉积其他形核层的优点，且制备的ZnO纳米阵列可以转移至至柔性衬底以及高导热衬底上，有利于制备高效、柔性、高性能ZnO基器件。
【IPC分类】H01L33/28, C30B29/16, H01L51/42, C30B25/18, H01L31/0296
【公开号】CN104894640
【申请号】CN201510245224
【发明人】杨慧, 李岚
【申请人】天津理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月14日