光電子器件ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光電子器件用的ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)80年代末以來(lái)，由于信息及光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，對(duì)于半導(dǎo)體材料光電特性提出更高要求，因而加速了以II1- V族和I1- VI族化合物為代表的第三代半導(dǎo)體材料的研究進(jìn)展。氧化鋅(ZnO)材料的同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)在聲表面波、透明電極、發(fā)光器件等領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。ZnO是一種六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的寬禁帶直接帶隙η型半導(dǎo)體材料，晶格常數(shù)a=0.325nm，c=0.521nm，室溫下禁帶寬度約為3.37 eV，激子束縛能為60meV，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、無(wú)毒、原料豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。然而，這些同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)的電學(xué)性能達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求。主要是由于P型材料限制了其電學(xué)性能，P型ZnO材料可重復(fù)性差，很難制備高質(zhì)量的P型ZnO，而S1、N1, CuAlO2, ZnMgO等p型材料與ZnO存在較大的晶格失配，所制備的ZnO異質(zhì)結(jié)的光電性能有一定的局限性。因此，需要尋找一種與ZnO晶格匹配性好的P型材料。硫化鋅(ZnS)是一種寬禁帶直接帶隙p型半導(dǎo)體材料，晶格常數(shù)a=0.381nm，c=0.623nm，室溫下禁帶寬度為3.72 eV，折射率為2.35，在太陽(yáng)能電池以及短波長(zhǎng)光電子器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此外，由于O和S是同族元素，且離子半徑相差不大。因此，ZnO和ZnS的晶格匹配好，高性能的ZnO/ZnS異質(zhì)p-η結(jié)有利于制備高品質(zhì)的光電子器件膜。
[0003]近年來(lái)，低維納米材料表現(xiàn)出一系列優(yōu)異的特性，因此納米線、納米棒、納米管等結(jié)構(gòu)構(gòu)成的ZnO納米薄膜成為研究的熱點(diǎn)。采用納米棒結(jié)構(gòu)可克服現(xiàn)有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)制備工藝復(fù)雜、操作不便、制備溫度高、產(chǎn)品性能不穩(wěn)定、不適于工程化應(yīng)用等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低、制備工藝簡(jiǎn)單的光電子器件ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的方案為:一種光電子器件ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜，其不同之處在于:它包括有從內(nèi)至外依次結(jié)合的玻璃襯底層、ZnO種子層、ZnO納米棒層、ZnS納米棒層，ZnO種子層涂覆在以玻璃襯底層為基底的光潔表層上，ZnO納米棒層有序生長(zhǎng)在ZnO種子層上呈納米棒狀結(jié)構(gòu)，ZnS納米棒層生長(zhǎng)在ZnO納米棒層上形成異質(zhì)結(jié)。
[0006]本實(shí)用新型的ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜，采用水熱合成方法在ZnO種子層上生長(zhǎng)一層ZnO納米棒有序陣列薄膜結(jié)構(gòu)，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、制備溫度較低、產(chǎn)品性能優(yōu)良、適于工程化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理圖；
[0008]圖中標(biāo)記說(shuō)明:I一玻璃襯底層，2— ZnO種子層，3— ZnO納米棒層，4一ZnS納米棒層。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明，參見(jiàn)圖1:
[0010]按本實(shí)用新型方案實(shí)施的一種光電子器件ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜，包括有從內(nèi)至外依次結(jié)合的四層，分別為:玻璃襯底層、ZnO種子層、ZnO納米棒層、ZnS納米棒層，玻璃襯底層為基底，先用洗潔精清洗，然后用濃硫酸煮沸，接著分別在無(wú)水乙醇和去離子水中超聲清洗，使其表面層光潔，便于ZnO種子層涂覆。ZnO種子層涂覆在以玻璃襯底層為基底的光潔表層上，將一定量的二水醋酸鋅在室溫下溶于乙二醇甲醚和單乙醇胺的混合溶液，二水醋酸鋅在溶液中的濃度為0.8 mol/L，醋酸鋅與單乙醇胺的摩爾比保持1:1。該混合液置于水浴中控溫60°C，磁力攪拌4小時(shí)，得到澄清透明、均勻的溶膠，將制得的溶膠靜置陳化24小時(shí)，用于薄膜的涂敷。以潔凈的玻璃片為基底，采用勻膠機(jī)旋涂法鍍膜，在200°C下烘干，反復(fù)多次增加膜厚。然后將試樣轉(zhuǎn)移至箱式電阻爐中300°C恒溫30 min，接著在550°C恒溫退火2小時(shí)，爐內(nèi)自然冷卻至室溫，即可得到無(wú)摻雜的ZnO種子層。ZnO納米棒層有序生長(zhǎng)在ZnO種子層上呈納米棒狀結(jié)構(gòu)，將一定量的氨水滴加到攪拌中的硝酸鋅溶液中，接著將生長(zhǎng)了 ZnO種子的樣品放入高壓反應(yīng)釜中，并倒入上述溶液，最后將密封好的反應(yīng)釜放入烘箱中于50~90°C加熱4~9小時(shí)。待烘箱冷卻到室溫后，將樣品取出，并用去離子水沖洗，然后在空氣中干燥，得到ZnO納米棒層。采用水熱合成方法在上述薄膜上生長(zhǎng)一層ZnS納米薄膜，ZnS納米棒層生長(zhǎng)在ZnO納米棒層上形成異質(zhì)結(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電子器件ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜，其特征在于:它包括有從內(nèi)至外依次結(jié)合的玻璃襯底層、ZnO種子層、ZnO納米棒層、ZnS納米棒層，ZnO種子層涂覆在以玻璃襯底層為基底的光潔表層上，ZnO納米棒層有序生長(zhǎng)在ZnO種子層上呈納米棒狀結(jié)構(gòu)，ZnS納米棒層生長(zhǎng)在ZnO納米棒層上形成異質(zhì)結(jié)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光電子器件用的ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜，它包括有從內(nèi)至外依次結(jié)合的玻璃襯底層、ZnO種子層、ZnO納米棒層、ZnS納米棒層，ZnO種子層涂覆在以玻璃襯底層為基底的光潔表層上，ZnO納米棒層有序生長(zhǎng)在ZnO種子層上呈納米棒狀結(jié)構(gòu)，ZnS納米棒層生長(zhǎng)在ZnO納米棒層上形成異質(zhì)結(jié)。本實(shí)用新型的ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)納米陣列膜，采用水熱合成方法在ZnO種子層上生長(zhǎng)一層ZnO納米棒有序陣列薄膜結(jié)構(gòu)，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、制備溫度較低、產(chǎn)品性能優(yōu)良、適于工程化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01L31/0296, H01L21/368, H01L21/02, B82Y30/00, B82Y40/00
【公開號(hào)】CN204857740
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520676641
【發(fā)明人】鐘文武, 李志剛, 劉彥平, 詹白勺
【申請(qǐng)人】臺(tái)州學(xué)院, 鐘文武, 詹白勺
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月4日