一种树枝状氧化锌纳米线阵列的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体纳米材料技术领域，设及一种氧化锋纳米线阵列的制备方法， 具体设及一种树枝状的氧化锋纳米线阵列的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属氧化物纳米材料由于具备优越的气体敏感、光学特性、成本低廉等优点已经 得到了广泛而深入的研究，其应用已经进入了人类生产生活的多个领域，促进了大量产业 的发展。在各类功能性金属氧化物纳米材料中，氧化锋由于其具有的良好稳定性、高电子迁 移率W及丰富的纳米形貌等优点，已经被广泛地用于光电器件、太阳能电池、场发射器件W 及化学传感器等领域。
[0003] 目前，形成氧化锋纳米线阵列的方法大多是基于气液固（vapor-liquid-solid， 化巧反应机理而制得（Nanoletters, 2004, 4, 423-426)。该方法属于化学气相沉积法，需要 经历近IOOCTC的高溫，而高溫会对基于半导体的多种器件性能造成损伤（如金属导线等）。 因此，低溫下制备氧化锋纳米线的技术有待开发。
[0004] 另一方面，对于W氧化锋纳米线为敏感材料的传感器，其纳米线之间相互接触构 成的电学连接保证了化学敏感电阻信号的传导。具有树枝状结构纳米线之间的相互接触更 为紧密，有助于形成稳定的化学电阻。相比棒状纳米线结构，具有树状结构的纳米线比表面 积更大，敏感性能更优。
[0005] 此外，对于具有微结构的基底表面，常用的浸溃提拉法或旋涂法沉积制备氧化锋 种子层（Nanoletters, 2005, 5, 1231-1236)，难W在不平整的基底表面形成均匀性较好的氧 化锋量子点，导致纳米结构的均匀性较差。因此，有必要在具有微结构的基底表面形成纳米 线的问题进一步进行研究与探讨。
【发明内容】
[0006] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种树枝状氧化锋纳米线 阵列的制备方法，用于解决生长氧化锋纳米线阵列的方法中，过高溫度可能会损毁器件结 构（如金属导线等）、纳米线致密性较差、在不平整表面制备纳米线均匀性较差等技术问 题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种树枝状氧化锋纳米线 阵列的制备方法，包括W下步骤：
[0008] 1)清洗基底表面；
[0009] 优选地，步骤1)中，所述基底表面采用超声波法或等离子体干法清洗。
[0010] 更优选地，所述超声波法采用超声波清洗机进行清洗。
[0011] 进一步地，所述超声波清洗机的清洗功率为100W。
[0012] 更优选地，所述超声波法依次采用丙酬、乙醇、去离子水对基底表面进行清洗。
[0013] 进一步地，所述丙酬、乙醇或去离子水的清洗时间均为5-20分钟。
[0014] 更优选地，所述基底表面经超声波法清洗后要干燥。
[0015] 进一步地，所述干燥的条件为：干燥时间：5-15分钟；干燥溫度：80-100°C。
[0016] 更优选地，所述等离子体干法采用等离子体机进行清洗。 阳017] 进一步地，所述等离子体机的反应条件为：使用功率：7-30W;氧气流量：40-80ml/ min;腔体真空度：80-100Pa;清洗时间：0. 5-5min。
[0018] 最优选地，所述等离子体机的反应条件为：使用功率：18W;氧气流量：40-80ml/ min;腔体真空度：100化谎洗时间：l-2min。
[0019] 2)采用原子层沉积工艺在基底表面沉积一层氧化锋种子层；
[0020] 优选地，步骤2)中，所述原子层沉积工艺选自热型原子层沉积工艺或等离子增强 型沉积工艺中的一种。所述热型原子层沉积工艺或等离子增强型沉积工艺均采用原子层沉 积设备进行沉积。所述氧化锋种子层也称为氧化锋薄膜。
[0021] 更优选地，所述热型原子层沉积工艺的反应条件为：前驱体：二乙基锋和水；沉积 衬底溫度：室溫-200°c;每个沉积循环的沉积厚度：0. 1-0. 15nm;沉积循环次数：30-1500 次。
[0022] 进一步地，所述热型原子层沉积工艺的反应条件为：前驱体：二乙基锋和水；沉积 衬底溫度：80-200°C;每个沉积循环的沉积厚度：0. 12-0. 15nm;沉积循环次数：30-1500次。
[0023] 更优选地，所述等离子增强型沉积工艺的反应条件为：前驱体：二乙基锋和氧 气；沉积衬底溫度：室溫-150°C;每个沉积循环的沉积厚度：0. 09-0. 15nm;沉积功率： 100-150W;沉积循环次数：30-2200次。
[0024] 上述热型原子层沉积工艺或等离子增强型沉积工艺的反应条件中所述室溫为 20 °C。
[00巧]上述热型原子层沉积工艺或等离子增强型沉积工艺的反应条件中所述前驱体中 二乙基锋加入过量，W便充分反应。
[00%] 优选地，步骤2)中，所述氧化锋种子层经沉积后的厚度为4-200nm。
[0027] 3)在基底上采用水热法生长氧化锋纳米线阵列；
[0028] 优选地，所述水热法是将基底浸没于氧化锋的前驱体水溶液中，密封，加热控溫后 生长氧化锋纳米线阵列。
[0029] 更优选地，所述氧化锋的前驱体水溶液，按每1000 g溶液计，包括W下组分：硝酸 锋4. 6-7. 45g;六亚甲基四胺3. 5-5. 5g;聚酸酷亚胺2. 8-4g;余量为水。
[0030] 进一步地，所述氧化锋的前驱体水溶液，按每1000 g溶液计，包括W下组分：硝酸 锋7. 45g;六亚甲基四胺3. 5g;聚酸酷亚胺4g;余量为水。
[0031] 优选地，所述水热法的反应条件为：加热溫度：80-95°C;生长时间：0. 5-6h。
[0032] 4)再将完成步骤3)的基底清洗并干燥后，形成棒状氧化锋纳米线阵列；
[0033] 优选地，步骤4)中，所述基底采用去离子水清洗。
[0034] 更优选地，所述去离子水清洗的时间为5-10分钟。
[0035] 优选地，所述干燥的条件为：干燥时间：40-60分钟；干燥溫度：80-100°C。
[0036] 5)采用原子层沉积工艺在完成步骤4)的基底表面再沉积一层氧化锋种子层；
[0037] 优选地，步骤5)中，所述原子层沉积工艺选自热型原子层沉积工艺或等离子增强 型沉积工艺中的一种。所述热型原子层沉积工艺或等离子增强型沉积工艺均采用原子层沉 积设备进行沉积。所述氧化锋种子层也称为氧化锋薄膜。
[0038] 更优选地，所述热型原子层沉积工艺的反应条件为：前驱体：二乙基锋和水；沉积 衬底溫度：室溫-200°C;每个沉积循环的沉积厚度：0. 1-0. 15nm;沉积循环次数：30-1500 次。
[0039] 进一步地，所述热型原子层沉积工艺的反应条件为：前驱体：二乙基锋和水；沉积 衬底溫度：80-200°C;每个沉积循环的沉积厚度：0. 12-0. 15nm;沉积循环次数：30-1500次。
[0040] 更优选地，所述等离子增强型沉积工艺的反应条件为：前驱体：二乙基锋和氧 气；沉积衬底溫度：室溫-150°C;每个沉积循环的沉积厚度：0. 09-0. 15nm;沉积功率： 100-150W;沉积循环次数：30-2200次。
[0041] 上述热型原子层沉积工艺或等离子增强型沉积工艺的反应条件中所述室溫为 20 °C。
[0042] 上述热型原子层沉积工艺或等离子增强型沉积工艺的反应条件中所述前驱体均 过量，W便充分反应。
[0043] 优选地，步骤5)中，所述氧化锋种子层的厚度为4-lOOnm。
[0044]6)重复步骤3)-4)，形成树枝状的氧化锋纳米线阵列。
[0045] 优选地，所述重复步骤的次数> 1次。
[0046] 所述树枝状氧化锋纳米线阵列中，首次完成上述步骤1)-4)后形成棒状氧化锋纳 米线阵列为树枝状氧化锋纳米线阵列的树干结构，进行上述步骤5)-6)后形成棒状氧化锋 纳米线阵列为树枝状氧化锋纳米线阵列的树枝结构。多次重复上述步骤5)-6)即可得到多 重分支的树枝状氧化锋纳米线阵列。
[0047] 所述树枝状氧化锋纳米线阵列的树干结构在基底表面生长、排列紧密。所述树枝 状氧化锋纳米线阵列的树枝结构在树干结构上生长，均匀而致密。
[0048] 优选地，所述树枝状氧化锋纳米线阵列的棒状树枝结构的直径为15-35nm。
[0049] 优选地，所述树枝状氧化锋纳米线阵列的棒状树干结构的直径为120-300nm。
[0050] 优选地，上述用水均为去离子水。所述去离子水为除去了呈离子形式杂质后的纯 水。