专利名称：一种制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法
一种制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法技术领域：
本发明属于化学、化工领域，特别是关于一种纳米尺度氧化锌p-n结
的制备方法。背景技术：
:作为一种直接带隙宽禁带半导体材料，ZnO在短波长光电子器件领域具有广泛的应用前景。而其应用的前提是获得优质的P型ZnO材料，并实现ZnO同质p-n结。目前人们大多采用物理掺杂的方法来获得P型ZnO材料，但掺杂工艺复杂，成本昂贵。
发明内容本发明的目的是提供一种制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法。 该方法以制备ZnO纳米溶胶为基础，通过提拉成膜和热处理，在导电玻璃或硅衬底上形成n型ZnO纳米颗粒膜，然后以此纳米颗粒膜为籽晶，液相外延生长p型ZnO纳米棒，获得纳米尺度的ZnO同质p-n结阵列。 本发明制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法，其具体步骤如下
1)将醋酸锌和乙醇胺按照摩尔比为1 : 1的比例放入异丙醇溶剂中，经磁力搅拌1 2小时后，获得氧化锌溶胶； 2)通过提拉成膜的方法将ZnO溶胶涂覆在导电玻璃或硅衬底上，经过300-400°C的热处理1 2小时，获得n型ZnO纳米颗粒膜。n型载流子浓度在1 3X 1018cm—3。
3)将步骤2)中制得的ZnO纳米颗粒膜放入生长液中在80 IO(TC的温度下反应2 3小时。生长后的样品用蒸馏水冲洗以除去吸附的多余离子和铵盐，烘干后获得由ZnO纳米颗粒膜和纳米棒构成的p-n结阵列，其中纳米棒为p型ZnO，p型载流子浓度在2 3X1017cm—3。 上述步骤1)中所说的ZnO溶胶的浓度在0. Olmol/L 0. 05mol/L之间。 上述步骤3)中所说的生长液为硝酸锌和六次甲基四胺以等摩尔比混合形成的水
溶液，其中硝酸锌浓度在0. 01 0. 05mol/L之间。本发明的工作原理首先通过溶胶_凝胶法制备出n型ZnO纳米颗粒膜，将此颗粒
作为籽晶，在含有六次甲基四胺的生长液中外延生长ZnO纳米棒，由于生长液中的N原子可
以进入ZnO晶格，所以生成出的ZnO纳米棒为p型，这样便获得了由ZnO纳米颗粒膜和纳米
棒构成的p-n结阵列。 本发明的优点和积极效果 (1)与通常的物理掺杂方法相比，该方法工艺简单、成本低廉，无需特定的掺杂工艺就可获得P型ZnO纳米棒(2)该方法可以获得由ZnO纳米颗粒膜和纳米棒构成的p_n结阵列，这特别有利于基于ZnO纳米材料的光电器件阵列的设计和应用。
图1是实施例1的ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的SEM照片
图2是实施例1的ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的电致发光谱。
具体实施方式
实施例1 : 取等摩尔的乙酸锌和乙醇胺放入异丙醇溶剂中，经磁力搅拌2小时后，获得氧化锌溶胶，溶胶的浓度约为0. 025mol/L。随后在导电玻璃衬底上提拉一层Zn0溶胶，并在350°C的温度下热处理2小时得到n型Zn0纳米颗粒膜，n型载流子浓度约为1. 68X 1018cm—3。再将此纳米颗粒膜浸入到由硝酸锌和六次甲基四胺以等摩尔比混合形成的水溶液，生长液中硝酸锌浓度约为0. 02mol/L，通过在约9(TC的温度下水浴加热2小时后生长出p型Zn0纳米棒，P型载流子浓度约为2. 65X 1017cm—3。这样便获得由Zn0纳米颗粒膜和纳米棒构成的p-n结阵列。 图2为所制备的ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列在5V电压激发下得到的电致发光谱，该p-n结阵列可发射蓝光。
权利要求
一种制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)将醋酸锌和乙醇胺按照摩尔比为1∶1的比例放入异丙醇溶剂中，经磁力搅拌1～2小时后，获得氧化锌溶胶；2)通过提拉成膜的方法将ZnO溶胶涂覆在导电玻璃或硅衬底上，经过300-400℃以上的热处理1～2小时，获得n型ZnO纳米颗粒膜；3)将步骤2)中制得的ZnO纳米颗粒膜放入生长液中在80～100℃的温度下反应2～3小时；生长后的样品用蒸馏水冲洗以除去吸附的多余离子和铵盐，烘干后获得由ZnO纳米颗粒膜和纳米棒构成的p-n结阵列，其中纳米棒为p型ZnO，p型载流子浓度在2～3×1017cm-3。
2. 如权利要求1所述的制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法，其特征在于， 上述步骤1)中所说的ZnO溶胶的浓度在0. Olmol/L 0. 05mol/L之间。
3. 如权利要求1所述的制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法，其特征在于， 上述步骤3)中所说的生长液为硝酸锌和六次甲基四胺以等摩尔比混合形成的水溶液，其 中硝酸锌浓度在0. 01 0. 05mol/L之间。
全文摘要
一种制备ZnO纳米颗粒膜/纳米棒p-n结阵列的方法，属于化学、化工领域，特别是关于一种纳米尺度氧化锌p-n结的制备方法。其具体步骤如下将醋酸锌和乙醇胺按照摩尔比为1∶1的比例放入异丙醇溶剂中，经磁力搅拌1～2小时后，获得氧化锌溶胶；通过提拉成膜的方法将ZnO溶胶涂覆在导电玻璃或硅衬底上，经过300-400℃的热处理1～2小时；将第二步中制得的ZnO纳米颗粒膜放入生长液中在80～100℃的温度下反应2～3小时等。与通常的物理掺杂方法相比，该方法工艺简单、成本低廉，无需特定的掺杂工艺就可获得p型ZnO纳米棒；该方法可以获得由ZnO纳米颗粒膜和纳米棒构成的p-n结阵列，有利于基于ZnO纳米材料的光电器件阵列的设计和应用。
文档编号B82B3/00GK101746716SQ20091024497
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者杜学丽, 袁志好, 马男 申请人:天津理工大学