一种“工”字型ZnO纳米阵列及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102249287A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102249287A(43)申请公布日2011.11.23(21)申请号201110168442.3(22)申请日2011.06.22(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人吕建国陈永叶志镇(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人韩介梅(51)Int.Cl.C01G9/02(2006.01)C01G9/03(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种“工”字型ZnO纳米阵列及其制备方法(57)摘要本发明公开的“工”字型ZnO纳米阵列，由垂直于衬底有序排列的纳米棒阵列，其底端和顶端互相连接，形成中间具有空隙的薄膜结构。“工”字型ZnO纳米阵列在水平管式炉中生长，以锌粉为源材料，以硅、蓝宝石、石英、玻璃、氮化镓或氧化锌为衬底，通过调节温度加热过程和气流通入程序，整个结构由一次反应生长而成。本发明的“工”字型ZnO纳米阵列制备方法简单，是一种开放型的结构，器件制作容易，且可保留纳米阵列之间的空隙，可以用于光电器件和传感器件等领域。CN1024987ACN102249287A权利要求书1/1页1.一种“工”字型ZnO纳米阵列，其特征在于所述的“工”字型ZnO纳米阵列由垂直于衬底有序排列的纳米棒阵列，其底端和顶端互相连接，形成中间具有空隙的薄膜结构。2.按权利要求1所述的“工”字型ZnO纳米阵列，其特征在于所述的衬底为硅、蓝宝石、石英、玻璃、氮化镓或氧化锌。3.权利要求1所述的“工”字型ZnO纳米阵列的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将一端开口的石英管置于石英舟中，并将石英舟放置在管式炉内，以纯锌粉为源材料，将源材料放入石英管中，距石英管口0.8～1.2cm处；将衬底置于石英舟中，位于石英管管口外，距离源材料4～5cm处；管式炉抽本底真空至10Pa以下，通入纯N2，N2流量90~110sccm，同时以24～32℃/分钟的升温速率加热管式炉至500～540℃，通入纯O2，O2流量0.5~1.5sccm，调节N2-O2混合气体总压强为3～5Torr，保温20～40分钟后，随炉冷却至室温，获得“工”字型ZnO纳米阵列。2CN102249287A说明书1/2页一种“工”字型ZnO纳米阵列及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及ZnO纳米材料及其制备方法，尤其涉及一种“工”字型ZnO纳米阵列及其制备方法。背景技术[0002]目前，人们已经制备出各种形貌的ZnO纳米材料，包括纳米线、纳米棒、纳米梳、纳米带、纳米阵列等。与薄膜材料相比，ZnO纳米材料具有单晶特性，电子迁移率更高，而且纳米材料具有大的比表面积，在光电器件、气敏器件上具有巨大的应用潜力。目前，人们利用ZnO纳米棒及其阵列已经制备出发光二极管、紫外探测器等光电器件。ZnO纳米器件的制备可以以单根纳米线做器件，也可以以整个纳米阵列做器件。目前利用ZnO纳米阵列制备器件的方法是在衬底上先生长ZnO纳米阵列，再用绝缘物质填充纳米阵列的空隙，之后再在上面制作电极，这种方法不仅操作复杂，而且良品率低。发明内容[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种“工”字型ZnO纳米阵列及其制备方法。[0004]本发明的“工”字型ZnO纳米阵列，由垂直于衬底有序排列的纳米棒阵列，其底端和顶端互相连接，形成中间具有空隙的薄膜结构。[0005]“工”字型ZnO纳米阵列的制备方法，包括以下步骤：将一端开口的石英管置于石英舟中，并将石英舟放置在管式炉内，以纯锌粉为源材料，将源材料放入石英管中，距石英管口0.8～1.2cm处；将衬底置于石英舟中，位于石英管管口外，距离源材料4～5cm处；管式炉抽本底真空至10Pa以下，通入纯N2，N2流量90~110sccm，同时以24～32℃/分钟的升温速率加热管式炉至500～540℃，通入纯O2，O2流量0.5~1.5sccm，调节N2-O2混合气体总压强为3～5Torr，保温20～40分钟后，随炉冷却至室温，获得“工”字型ZnO纳米阵列。[0006]本发明中所述的衬底为硅、蓝宝石、石英、玻璃、氮化镓或氧化锌。[0007]上述的N2和O2的纯度均在99.99%以上。锌粉的纯度在99.99%以上。[0008]本发明与现有技术相比具有的有益效果为：1）“工”字型ZnO纳米阵列仅需通过一次生长过程完成，制备方法简单，可大规模推广使用；2)“工”字型ZnO纳米阵列的纳米棒底端和顶端互相连接，形成中间具有空隙的薄膜结构，在器件制作中无需填充绝缘物质，工艺简单，成本低；3）“工”字型ZnO纳米阵列用于制作器件，保留了纳米棒阵列之间的空隙，允许流体在其中流