利用水熱法在改型的硅襯底上制備氧化鋅微納米中空結(jié)構(gòu)膜的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)作為一種典型的Ⅱ-Ⅵ族直接帶系寬禁帶半導(dǎo)體材料，是近年來研究最為廣泛的半導(dǎo)體材料之一。高達(dá)到3.4eV的禁帶寬度，使其具有優(yōu)異的短波長發(fā)光能力;高達(dá)60meV的激子束縛能，使其成為最具潛力的室溫藍(lán)紫光發(fā)射材料。除了光電性能之外，優(yōu)異的氣敏、壓電、透明導(dǎo)電特性使得其成為各個領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
　　從微觀上講，ZnO具有形狀各異的豐富的納米結(jié)構(gòu)。例如，納米線、納米棒、納米管、納米環(huán)、納米片、納米花等。在這些結(jié)構(gòu)中，尤其是

2、中空結(jié)構(gòu)，最是人們所希望獲得的。因?yàn)樗坏哂袃?yōu)越的光、電、熱和機(jī)械性能，而且因其所具有的多孔性和大的比表面積，已逐漸獲得了廣泛應(yīng)用。從宏觀上說，在ZnO的研究和應(yīng)用中，薄膜是其主要的形態(tài)結(jié)構(gòu)。具有微納米結(jié)構(gòu)的氧化鋅薄膜材料，由于具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等，而表現(xiàn)出不同于常規(guī)材料的特殊物理化學(xué)性能，成為材料領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
　　然而，人們所制備出的氧化鋅薄膜大多是由微納米級別的實(shí)心顆粒所組成，性能不如具有多孔性和大的比表面積的中

3、空結(jié)構(gòu)好，并且全部都是呈現(xiàn)c軸擇優(yōu)取向生長，這在一些實(shí)際應(yīng)用上受到了一定的限制。
　　基于目前研究中所出現(xiàn)的問題，本課題詳細(xì)分析了微納米結(jié)構(gòu)陣列與薄膜之間關(guān)系，采用了一套全新的思路來制備a軸擇優(yōu)取向的ZnO結(jié)構(gòu)薄膜。嘗試從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，采用改型后的硅(110)作為生長襯底，利用新穎的微乳水熱方法在“V"型槽中生長具有高度取向的氧化鋅微納米中空結(jié)構(gòu)陣列，從而制備出具有a軸取向生長的ZnO微納米中空結(jié)構(gòu)膜。
　　使用濕法刻蝕技術(shù)對硅

4、(100)襯底進(jìn)行表面改型處理，對刻蝕過程中光刻膠的清洗、襯底放置方式等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，從而在優(yōu)化后的條件下，刻蝕出形貌較好的“V”型槽陣列，為下步實(shí)驗(yàn)提供優(yōu)良的襯底材料。
　　使用新穎的微乳水熱方法嘗試在未刻蝕的Si襯底上液相生長ZnO微納米中空結(jié)構(gòu)，進(jìn)而摸索出最佳水熱試驗(yàn)條件，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對ZnO微納米中空結(jié)構(gòu)的生長機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的探討。
　　在刻蝕后的“V”型槽襯底上制備氧化鋅種子層，并在此種子層上進(jìn)行連續(xù)十次的水熱