阵列Zn(OH)F半导体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无机半导体功能材料一维阵列的制备方法，尤其涉及一种阵列Zn (OH) F半导体的制备方法。
【背景技术】
[0002]无机半导体材料作为先进科学技术的物质基础，一直以来都发挥着巨大的作用。无机半导体材料具有高载流子迀移率和高稳定性，广泛应用于信息处理、固体整流器、发光、环境保护、和新型太阳能电池等领域中。
[0003]近年来，无机半导体材料领域随着纳米技术的进步得到了长足的发展。其中，一维阵列纳米结构由于其独特的物理化学性质而成为研究的热点，在各种领域包括光电子、光伏、光电化学器件等备受关注。
[0004]Zn (OH) F是一种常用的含有锌元素的材料，具有优异的催化活性和荧光性质，并被广泛应用于制备具有特殊结构含锌材料的中间体。其在紫外光下对有机污染物具有非常高的催化性能，同时具有优异的近紫外荧光性质。Zn (OH) F通过高温煅烧，可以制备具有多孔结构的ZnO，是一种制备ZnO特殊结构和性质的重要中间体。
[0005]现有技术中，Zn (OH)F的合成通常是通过氟化锌(ZnF2)空气气氛下的热解、高温水热法、电化学沉积法、或微波辅助的方法制备而成。然而，这些方法通常能耗较大，并且产品的形貌不易控制。
【发明内容】
[0006]本申请一实施例提供一种阵列Zn(OH)F半导体的制备方法，其能耗低，且较易控制产品的形貌，该方法包括以下步骤:
[0007]S1、选用锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物和去离子水配置成反应溶液；
[0008]S2、将形成有ZnO种子层的导电基底放置到所述配置的反应溶液中，并进行水浴加热，得到形成在所述导电基底上的阵列Zn(OH)F半导体。
[0009]—实施例中，所述锌盐选自硝酸锌、醋酸锌、氯化锌中的一种或多种的组合，所述含氟化合物选自四丁基氟化胺、三氟乙酸、氟化铵、氟化钠中的一种或多种的组合。
[0010]一实施例中，步骤SI具体包括:
[0011]将锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物分别配置成水溶液；
[0012]将所述配置成的锌盐、六次亚甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液按照预设摩尔比配置成反应溶液；其中，
[0013]所述配置成的锌盐、六次亚甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液的浓度都为0.lmol/L。
[0014]—实施例中，所述锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物的摩尔比为(0.01?0.05):(0.01 ?0.05): (0.005 ?0.03)。
[0015]—实施例中，步骤S2中水浴加热的温度为75°C?92°C，水浴加热的反应时长为20min ?3h。
[0016]—实施例中，所述导电基底上的ZnO种子层采用提拉浸渍法沉积形成；在所述导电基底上沉积ZnO种子层具体包括:
[0017]将所述导电基底浸润到醋酸锌乙醇溶液中，并匀速提拉出液面，随后进行烧结，得到形成有ZnO种子层的导电基底；其中，所述醋酸锌乙醇溶液的浓度为0.lmol/L，提拉速度为150mm/min，煅烧温度为450 °C，煅烧时间为30min。
[0018]一实施例中，所述醋酸锌乙醇溶液采用加热回流法制备，并具体包括:
[0019]将无水醋酸锌加入乙醇溶液中，在80°C下加热回流lh，制备得所述醋酸锌乙醇溶液。
[0020]—实施例中，步骤S2中将形成有ZnO种子层的导电基底放置到所述配置的反应溶液中，具体包括:
[0021]将导电基底形成有ZnO种子层的一面朝下放置到所述配置的反应溶液中。
[0022]—实施例中，所述导电基底选自掺氟氧化锡玻璃、或铟锡氧化物半导体透明导电玻璃中的一种。
[0023]本申请一实施例提供一种阵列Zn(OH)F半导体的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0024]S1、选用锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物和去离子水配置成反应溶液；
[0025]S2、将形成有ZnO种子层的导电基底放置到一份所述配置的反应溶液中，并进行水浴加热；
[0026]S3、待步骤S2反应结束后，将从步骤S2中取出的样品进行洗涤，并放置到另一份经预热的所述反应溶液中，进行水浴加热，得到形成在所述导电基底上的阵列Zn(OH)F半导体。
[0027]与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益效果:
[0028]I)采用形成有ZnO种子层的导电基底在锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物和去离子水配置成的反应溶液中水浴加热，可以得到具有优势增长方向的阵列Zn(OH)F半导体。
[0029]2)通过调节反应物的摩尔比例，可以获得高密度的阵列Zn(OH)F半导体，同时通过调节反应时间和温度，可以调节阵列Zn(OH)F半导体的高度以及密度。
[0030]3)反应条件温和易控，能耗小，成本低。
[0031]4)获得的单晶纳米线Zn(OH)F阵列具有较大的光电流及比表面积。
【附图说明】
[0032]图1是本申请一实施方式阵列Zn(OH)F半导体的制备方法的流程图；
[0033]图2是本申请又一实施方式阵列Zn(OH)F半导体的制备方法的流程图；
[0034]图3是本申请实施例一中制备的阵列Zn(OH)F半导体的X射线衍射图谱(XRD);
[0035]图4是本申请实施例一中制备的阵列Zn(OH)F半导体的扫描电镜照片(SEM);
[0036]图5是本申请实施例一中制备的阵列Zn(OH)F半导体的稳态光电压图谱(SPS);
[0037]图6是本申请实施例一中制备的阵列Zn(OH)F半导体的1-V曲线图谱。
【具体实施方式】
[0038]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
[0039]参图1，介绍本申请阵列Zn(OH)F半导体的制备方法的一实施方式。在本实施方式中，该方法包括以下步骤:
[0040]S1、选用锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物和去离子水配置成反应溶液。
[0041]步骤SI具体包括:
[0042]S11、将锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物分别配置成水溶液。
[0043]锌盐可以选自硝酸锌、醋酸锌、氯化锌中的一种或多种的组合，含氟化合物可以选自四丁基氟化胺、三氟乙酸、氟化铵、氟化钠中的一种或多种的组合。
[0044]S12、将所述配置成的锌盐、六次亚甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液按照预设摩尔比配置成反应溶液。
[0045]其中，配置成的锌盐、六次亚甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液的浓度可以都为0.lmol/L。锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物的摩尔比为(0.01?0.05):(0.01?0.05):(0.005 ?0.03) ο
[0046]S2、将形成有ZnO种子层的导电基底放置到所述配置的反应溶液中，并进行水浴加热，得到形成在所述导电基底上的阵列Zn(OH)F半导体。
[0047]其中，水浴加热的温度为75°C?92°C，水浴加热的反应时长为20min?3h。在本实施方式中，可以是将导电基底形成有ZnO种子层的一面朝下放置到配置的反应溶液中。导电基底可以选自掺氟氧化锡玻璃、或铟锡氧化物半导体透明导电玻璃中的一种。
[0048]步骤S2中导电基底上的ZnO种子层可以采用提拉浸渍法沉积形成。在导电基底上沉积ZnO种子层具体包括:将导电基底浸润到醋酸锌乙醇溶液中，并匀速提拉出液面，随后进行烧结，得到形成有ZnO种子层的导电基底；其中，醋酸锌乙醇溶液的浓度为0.1mol/L，提拉速度为150mm/min，煅烧温度为450°C，煅烧时间为30min。
[0049]同时，醋酸锌乙醇溶液可以采用加热回流法制备，并具体包括:将无水醋酸锌加入乙醇溶液中，在80°C下加热回流lh，制备得所述醋酸锌乙醇溶液。
[0050]参图2，介绍本申请阵列Zn (OH) F半导体的制备方法的又一实施方式。在本实施方式中，该方法包括以下步骤:
[0051]S1、选用锌盐、六次亚甲基四胺、含氟化合物和去离子水配置成反应溶液；
[0052]S2、将形成有ZnO种子层的导电基底放置到一份所述配置的反应溶液中，并进行水浴加热；
[0053]S3、待步骤S2反应结束后，将从步骤S2中取出的样品进行洗涤，并放置到另一份经预热的所述反应溶液中，进行水浴加热，得到形成在所述导电基底上的阵列Zn(OH)F半导体。
[0054]本实施方式中，步骤S2中水浴加热反应结束后，导电基底上实质上已经形成有阵列Zn(OH)F半导体；与上一实施方式不同是，本实施方式中通过步骤S3将此时的导电基底在反应溶液进行进一步的反应，可以在原有的阵列Zn(OH)F半导体上继续生长，得到尺寸更长(即高度更高)的阵列Zn(OH)F半导体。如此，可以根据实际的应用需要，控制阵列Zn(OH)F半导体的尺寸。
[0055]以下介绍一些具体的实施例，以更好地说明本申请的技术方案:
[0056]实施例一
[0057]首先，在洁净的导电基底上采用提拉浸渍法沉积ZnO种子层。其中:醋酸锌乙醇溶液的浓度为0.lmol/L，提拉速度为150mm/min。再将带有种子层的导电基底在空气气氛下进行烧结，煅烧温度为450°C，煅烧时间为30min。
[0058]随后，将硝酸锌、六次亚甲基四胺、四丁基氟化铵分别配制成0.lmol/L的水溶液。再分别取6mL硝酸锌、6mL六次亚甲基四胺和3mL四丁基氟化铵放入体积为25mL的带盖子的玻璃瓶中，并注入5mL的去离子水配置成总体积20mL的反应溶液(标记为①)，此时反应溶液中硝酸锌、六次亚甲基四胺、四丁基氟化铵的摩尔比为0.03:0.03:0.015。将带有ZnO种子层的导电玻璃(此处优选掺氟氧化锡玻璃FT0)放入反应溶液中，将玻璃瓶盖子旋紧后迅速放入恒温水浴锅中，温度为80 °C，反应3h。
[0059]接着，按照上述的配方重新配置一瓶新的20mL的反应溶液(标记为②)，并在第一次3h反应结束前5min将反应溶液②放入恒温水浴锅中预热，待第一次的反应时间结束，迅速将样品从反应溶液①转移到反应溶液②中继续反应。反应结束后，立即