专利名称：一种ZnO:Zn薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备ZnO:Zn薄膜的制备方法。
背景技术：
ZnO作为一种宽禁带半导体，在气敏、压敏、紫外探测、光催化净化等领域有广泛的应用，其优越的发光特性使其作为一种发光材料受到越来越广泛的关注，薄膜的制备和性能研究是目前研究的热点。ZnO:Zn薄膜的制备方法主要有化学气相沉积、磁控溅射、分子束外延、激光脉冲沉积、电子束蒸发等，这些方法虽然能够获得性能优良的薄膜，但是需要昂贵的设备和复杂的真空系统，因而制备成本较高。
发明内容
本发明的技术解决问题提供一种ZnO:Zn薄膜制备方法，该方法能够克服现有方法需要昂贵设备和真空系统的不足，从而简单快速获得与衬底紧密结合的ZnO:Zn薄膜。
本发明的技术解决方案一种ZnO:Zn薄膜的制备方法，其特点在于将ZnO粉末装在氧化铝或石英舟内，置于管式炉中煅烧，管式炉内填充N2和H2混合的还原性气体，管内的温度调节在700～800℃之间；在管式炉的排气端保温区边缘，放置能够夹持基片的装置，当炉内的ZnO蒸发后沉积在夹具上的较冷的基片上，关闭管式炉，冷却后即可以获得在紫外线照射下发射明亮可见光的ZnO:Zn薄膜。
所述的夹持基片的装置能够从外界流通气体或水，从而能够调节基片的温度，而调控获得的薄膜的性能。
本发明与现有技术相比的优点在于不需要昂贵的设备和复杂的真空系统，利用简单的装置就能获得发光亮度高、与基底结合紧密的ZnO:Zn薄膜。
图1所示为本发明制备ZnO:Zn薄膜的装置图；图2是图1中夹具的示意图；图3是ZnO:Zn薄膜的激发-发射光谱；图4是ZnO:Zn薄膜的SEM图。
具体实施例方式
如图1所示，制备ZnO:Zn薄膜的装置图由炉管1、加热炉丝2、氧化铝或石英舟3、基片夹具4、N2+H2混合气体入口5、混合气体排气口6、夹具的冷却流体入口7和流体出口8组成。
如图2所示，为基片夹具4的示意图，A是夹具最靠近炉膛保温区的一端，由三个小钩固定基片，基片竖直放置；B是冷却流体进出管靠近A端的部分，为了增加与基片的接触面积，B处冷却管被压成平面状，此处基片水平放置。
下面结合实施例对本发明进一步详细说明实施例1将ZnO粉末装入石英舟内，然后装入管式炉的炉管1内，将薄膜基片置于基片夹具4的A处，然后将夹具4置于炉管保温区边缘。将炉管密闭后通入N2，待炉管内空气排净后充入H2，使管内保持弱还原气氛即可。将管式炉加热到700℃，ZnO蒸发，从夹具4的进气口通入室温的N2，夹具4上的基片低于炉内蒸汽的温度，这样ZnO蒸汽就会在基片表面沉积，保温1小时后关闭管式炉电源，继续通入N2+H2混合气体，待炉内温度低于200℃时，将夹具取出，即可获得与基底结合紧密的ZnO:Zn薄膜。获得的薄膜在紫外线照射下发射明亮的绿色光，其发射光谱如图3所示。
实施例2如图1所示，ZnO粉末装入氧化铝舟内，置于管式炉内，将管式炉加热到750℃，炉内充N2+H2混合气体，将薄膜基片置于夹具的B处，然后将夹具置于保温区边缘，从夹具的进气口通入室温的Ar气，保温2小时后关闭管式炉电源，继续通入N2+H2混合气体，待炉内温度低于400℃时，将夹具取出，即可获得与基底结合紧密的ZnO:Zn薄膜。获得的薄膜在紫外线照射下发射明亮的绿色光，为ZnO单相，SEM图片如图4所示。
实施例3如图1所示，ZnO粉末置于管式炉内，将管式炉加热到800℃，炉内充N2+H2混合气体，将薄膜基片置于夹具的B处，然后将夹具置于保温区边缘，从夹具的进气口通入室温的Ar气，保温2小时后关闭管式炉电源，继续通入N2+H2混合气体，待炉内温度低于300℃时，将夹具取出，即可获得与基底结合紧密的ZnO:Zn薄膜。获得的薄膜在紫外线照射下发射明亮的绿色光，为ZnO单相。
权利要求
1.一种ZnO:Zn薄膜的制备方法，其特征在于将ZnO粉末装在氧化铝或石英舟内，置于管式炉中煅烧，管式炉内填充N2和H2混合的还原性气体，管内的温度调节在700～800℃之间；在管式炉的排气端保温区边缘，放置能够夹持基片的装置，当炉内的ZnO蒸发后沉积在夹具上的较冷的基片上，关闭管式炉，冷却后即可以获得在紫外线照射下发射明亮绿色光的ZnO:Zn薄膜。
2.根据权利要求1所述的ZnO:Zn薄膜的制备方法，其特征在于所述的夹持基片的装置，能够从外界流通气体或水，从而能够调节基片的温度，而调控获得的薄膜的性能。
全文摘要
一种ZnO:Zn薄膜的制备方法，将ZnO粉末装在氧化铝或石英舟内，置于管式炉中煅烧，管式炉内填充N
文档编号C23C14/26GK1888128SQ20061008898
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者张俊英, 丛亮, 史强, 王天民 申请人:北京航空航天大学