一种p型氧化锌纳米棒阵列的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102162129A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102162129A(43)申请公布日2011.08.24(21)申请号201110082923.2(22)申请日2011.04.02(71)申请人上海电机学院地址200240上海市闵行区江川路690号(72)发明人王相虎(74)专利代理机构上海翼胜专利商标事务所(普通合伙)31218代理人翟羽曾人泉(51)Int.Cl.C30B29/16(2006.01)C30B29/62(2006.01)C30B25/00(2006.01)C01G9/03(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种p型氧化锌纳米棒阵列的制备方法(57)摘要本发明属于半导体光电子器件技术领域，是一种p型氧化锌纳米棒阵列的制备方法，包括以下步骤：（1）制备高纯度氧化锌薄膜过渡层：①选用石英、蓝宝石或硅制备衬底；②制备高纯度氧化锌薄膜过渡层；（2）P型氧化锌纳米棒阵列的制备：①选用锌钾合金源块与具有氧化锌过渡层的衬底一起放在石英舟上送真空退火炉的石英管中进行p型氧化锌纳米棒阵列的生长；②p型氧化锌纳米棒阵列的生长步骤为：一、给真空退火炉抽真空；二、给真空退火炉加热；三、通入Ar:O比值为2:1的混合气体，生长20分钟，获得p型氧化锌纳米棒阵列。本发明的积极效果是：可以有效解决p型氧化锌难以制备的问题，为生产氧化锌基光电子器件打下坚实的基础。CN10269ACCNN110216212902162130A权利要求书1/1页1.一种p型氧化锌纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：（1）制备高纯度氧化锌薄膜过渡层①制备衬底衬底选用石英、蓝宝石或硅，在制备氧化锌薄膜过渡层之前，先对衬底进行清洗，清洗步骤包括：第一步，将衬底在乙醇中超声3到5分钟；第二步，将第一步清洗后的衬底再用丙酮超声3到5分钟；第三步，将第二步清洗后的衬底用热盐酸浸泡10～20分钟，浸泡温度为70～120℃；②制备高纯度氧化锌薄膜过渡层生长时采用直流溅射，靶材选用纯度≥99.999%的氧化锌，溅射气体为高纯氩气，生长时真空度在0.1Pa～10Pa，溅射功率为10～200瓦，生长温度在100～700℃之间，采用的薄膜厚度在10～1000纳米之间；（2）P型氧化锌纳米棒阵列的制备①将步骤（1）制备的、具有氧化锌过渡层的衬底放在石英舟上，将锌钾合金源块放在衬底正下方的舟中，锌源与衬底的距离为1～5mm，然后，将石英舟放进真空退火炉的石英管中进行p型氧化锌纳米棒阵列的生长；②p型氧化锌纳米棒阵列的生长步骤为：第一步，给真空退火炉抽真空，获取的真空度在0.001Pa～0.1Pa之间；第二步，给真空退火炉加热，加热过程中保持抽真空，加热到400～1400℃；第三步，通入气体，气体按Ar:O比值在1:5～5:1的范围内混合后通入，气体压强控制在0.1Pa～20Pa之间，生长时间为3～50分钟；获得p型氧化锌纳米棒阵列。2.根据权利要求1所述的一种p型氧化锌纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的锌钾合金源采用含有质量百分比0.005%～5.000%钾的高纯锌钾合金。2CCNN110216212902162130A说明书1/3页一种p型氧化锌纳米棒阵列的制备方法技术领域[0001]本发明属于半导体光电子器件技术领域，涉及利用磁控溅射镀膜、汽相传输等技术和工艺制备p型氧化锌纳米棒阵列的方法。背景技术[0002]对氧化锌（ZnO）光电信息功能材料的研究是从1997年以后兴起的。在1997年，日本和香港的科学家首次报道了氧化锌薄膜室温下的近紫外受激光发射，它立即引起了业界强烈的反响。《Science》（科学）和《Nature》（自然）杂志都对该项研究进行了相关报道和评述，称其为激光技术的重要发展，是一项伟大的工作。目前，对氧化锌基光电子器件的研究已成为非常热门的前沿课题，受到广泛关注并有了迅速的发展，它主要表现在两个方面：①薄膜光电子器件的制备，例如，发光二极管，短波长激光器、紫外探测器等；②低维纳米结构及光电子器件的制备，例如，氧化锌纳米线、纳米球壳、纳米棒等。然而，要制备氧化锌光电子器件，必须要能制备出稳定的、可重复的p型氧化锌，因为，p型氧化锌关系到氧化锌基光电子器件能否被成功研制和产业化，例如，短波长激光器和发光二极管的研制和生产。理论和实践证明：制备稳定可重复的p型氧化锌是非常困难的，这是一个世界性的难题，大家都在努力解决这个难题。这一问题严重阻碍了氧化锌基光电子器件的发展。[0003]目前虽有不少关于制备p型氧化锌薄膜的报道，但是，在这些报道中很难发现有高质量p型氧化锌薄膜的制备，其原因主要是：迁移率较低、空穴载流子浓度较低以及p型电导特征的重复性低。造成p型氧化锌