③ 在一般衬底上种子层生长
湿化学法其中一个优点就是可以利用ZnO种子层制备薄膜和纳米粒子,ZnO纳米线可以在基底上生长。种子层可以以多种方式制成。溅射散装材料和旋涂胶体量子点是两个最为常见两种方法。除了硅晶片、热塑性聚氨酯(TPU)、有机纤维等等材料可用来作基底,金属锌也可以用来作基底,因为金属锌很容易在空气和溶液中氧化成ZnO[11]。如前所说,ZnO可以在碱性介质时可以在没有水的情况下生长,有NaOH时使用乙醇作为唯一溶剂,氧化性的不同纳米结构形态都可以在锌箔上合成,例如纳米片,结合很好的纳米棒[12]使用NaOH可以对纳米棒的对齐度进行改善[2]。
(2)湿化学法的前期准备论文网
前面提到湿化学法前提是需要对锌线进行处理,其中一种方式是制备氧化锌种子层,常见的方式是溶胶凝胶法即在基底表面旋涂一层种子层。此外,还可以通过其他方法在基底表面沉积一层致密的氧化锌纳米晶薄膜,如化学气相沉积法、磁控溅射法、分子束外延法、原子层沉积法(atomic layer deposition: ALD)等等。化学气相沉积法和脉冲激光沉积法制备的方法虽然可以制备出较高质量的薄膜,但是沉积会存在不均匀的问题且成本较高。溶胶凝胶法虽然相对廉价,操作工艺也较为简单,但是烧结温度较高且薄膜厚度较难控制[13]。相对而言,原子层沉积薄膜厚度可控,形成的氧化锌薄膜均匀性很好,反应温度低的优点,尤其是针对非平面基底,原子层沉积的优势将表现的更加突出。下面简要介绍原子层沉积系统的工作流程,原子层沉积是利用惰性气体交替反复的将气体前驱体即锌源和氧源通入反应器,在基底表面发生化学吸附的反应,经过设定的循环周期后沉积形成薄膜。原子层沉积系统可以通过载入程序来设定循环周期,沉积次数,沉积温度,气体在反应器的停留时间等等。基本步骤如图1。3,原子层沉积系统使用的锌源是具有高挥发性的有机锌化合物二乙基锌,使用的氧源是H2O,利用惰性气体(高纯N2气体)不断重复如图步骤,首先将反应物锌源利用Ar气通入反应腔,将氧源(H2O)利用Ar气通入反应腔停留设定时间后,然后利用氮气清除残余反应物后,一个周期结束。
图1。3 原子层沉积系统设备气路结构图
1。1。4 纳米结构氧化锌的物理性质
表1。1列出了ZnO本征的一些物理特性,充分了解材料的物理性能可以更加合理的将其进行军用以及民用。随着材料的尺寸缩小到纳米尺寸或者更小,它的的一些物理性质也会随之改变,因而,对单一结构的纳米ZnO的物理性质进行研究也是必不可少的,这样更有利于拓宽其应用范围和前景。
表1。1 纤锌矿ZnO的物理性质
性质 数值
晶格常数
a0 0。32496nm
c0 0。52069nm
密度 5。606g/cm3
熔点 2248K
相对介电常数 8。66
能隙 3。37eV(直接)
本征载流子浓度 <106cm-3
激子束缚能 60meV
电子有效质量 0。24
电子迁移率(T=300K) 200cm2/Vs
空穴有效质量 0。59
空穴迁移率(T=300K)