专利名称：在硅片上复合ZnO锥状纳米结构的半导体材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体地说是一种 在硅衬底上生长Zn0锥状纳米结构的半导体材料及其制备方法。
背景技术：
ZnO是一种直接带隙的宽禁带半导体，并且具有较大的激子束缚能，在光 电子器件中有很大的应用前景，又由于其热稳定性，高机械强度和化学稳定 性等特殊性质，引起了人们对其纳米结构的场发射特性研究的兴趣。
近来，人们利用各种方法(溶液法，分子束外延，脉冲激光沉积，金属 有机物化学气相沉积等)制备出了各种不同的一维ZnO纳米结构，例如纳米线， 纳米带，纳米针，纳米铅笔，纳米棒等，并对这些纳米结构的光电特性进行 了研究。但是能应用于大规模生产的方法很少，且反应条件苛刻，生产成本 咼昂。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种在硅衬底上复合ZnO锥状纳米结构的半 导体材料，即采用醋酸锌(Zn(CH3C00)2)水溶液加入氨水置于高压釜中反应， 得到ZnO锥状纳米结构。
本发明的第二个目的在于提供上述材料的制备方法，以解决现有ZnO纳米 材料制备方法条件苛刻，成本高的问题，提供一种低成本，高重复性，适用 于大规模工业生产的新方法。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案
一种在硅片上复合ZnO锥状纳米结构的半导体材料，包括衬底，其特点在于该衬底采用硅片，该衬底表面生长有ZnO晶体；所述的ZnO晶体沿垂直于硅 衬底方向生长。
上述的ZnO晶体为六角纤锌矿尖锥型结构，长度为5 l(V/m，底端直径为 3 6//m，尖端为100 150nm。
制备上述半导体材料的方法包括以下具体步骤
a、 配置反应溶液将醋酸锌(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水， 调节溶液的pH值范围在7. 2 8。
b、 在硅片上生长ZnO锥状纳米结构先将清洗干净的硅片放入高压釜中， 再将上述的溶液倒入高压釜，将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱，在50 70 'C温度下保持反应5 7小时，自然降温后即可制得所需材料。
所述反应是在密封的高压釜中进行的。
本发明与现有技术相比，具有成本低，生长温度低，重复性高等优点， 且生成的ZnO锥状纳米结构具有纳米级的尖端，底部是六角状结构，其独特的 构造，使得它可用于高效的场发射材料，且可用于制作各种精密仪器的探头。 且本发明采用硅片作为衬底，将ZnO锥状纳米结构生长在硅衬底上，可结合目 前成熟的半导体硅集成电路工艺，适合于集成纳米光电子器件的发展。
图1是锥状纳米结构的X射线衍射图
图2是大量锥状纳米结构的SEM图
图3是锥状纳米结构的放大倍数的SEM图具体实施方式
实施例1
a、配置反应溶液将醋酸锌(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水，调节溶液的pH值在7.5。
b、在硅片上生长ZnO锥状纳米结构先将清洗干净的硅(100)片放入高 压釜中，再将上述的溶液倒入高压釜，将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱， 在6(TC温度下保持反应6小时，自然降温后即可制得所需材料。 实施例2
a、 配置反应溶液将醋酸锌(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水， 调节溶液的pH值在8。
b、 在硅片上生长ZnO锥状纳米结构先将清洗干净的硅(111)片放入高 压釜中，再将上述的溶液倒入高压釜，将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱， 在65。C温度下保持反应5. 5小时，自然降温后即可制得所需材料。
权利要求
1、一种在硅片上复合ZnO锥状纳米结构的半导体材料，包括衬底，其特征在于该衬底采用硅片，其表面生长有ZnO晶体；所述的ZnO晶体沿垂直于硅衬底方向生长。
2、 根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于上述的Zn0晶体为六 角纤锌矿尖锥型结构，长度为5-10/to，底端直径为3 6/4n,尖端为100 150nm。
3、 一种权利要求1所述半导体材料的制备方法，其特征在于该方法包括 以下具体步骤-a、 配置反应溶液将醋酸锌(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水， 调节溶液的pH值在7.2 8;b、 在硅片上生长ZnO锥状纳米结构:先将清洗干净的硅片放入高压釜中， 再将上述的溶液倒入高压釜，将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱，在50 70 "温度下保持反应5 7小时，自然降温后，即制得在硅片上复合ZnO锥状纳 米结构的半导体材料。
4、 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于反应是在密封的高压釜 中进行。
全文摘要
本发明公开了一种在硅片上复合ZnO锥状纳米结构的半导体材料及其制备方法，其材料包括衬底，该衬底采用硅片，衬底表面生长有ZnO晶体；所述的ZnO晶体沿垂直于硅衬底方向生长并呈六角纤锌矿尖锥型结构，长度为5～10μm，底端直径为3～6μm，尖端为100～150nm；制备方法采用醋酸锌水溶液加入氨水置于高压釜中反应，得到ZnO锥状纳米结构。本发明具有成本低，生长温度低，重复性高等优点，且生成的ZnO锥状纳米结构具有纳米级的尖端，底部是六角状结构，其独特的构造，使得它可用于高效的场发射材料，且可用于制作各种精密仪器的探头；也可结合目前成熟的半导体硅集成电路工艺，适合于集成纳米光电子器件的发展。
文档编号B82B3/00GK101580405SQ20091005261
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者朱自强, 李立珺, 阳 汪, 可 郁 申请人:华东师范大学