柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法
2023-06-16 06:35:16
專利名稱：柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法
技術領域：
本發明涉及ZnO納米線陣列的生長方法，尤其是柔性襯底上生長ZnO納米 線陣列的方法。
背景技術：
ZnO是一種寬禁帶化合物半導體材料，室溫下的禁帶寬度為3.37eV，激子 束縛能高達60meV，其激子能夠在室溫及以上溫度下穩定存在，是製備半導體 雷射器(LDs)、發光二極體(LEDs)的理想材料。ZnO還是現今發現的微納米結構 最為豐富的材料，Zn0的納米結構在製備納米光電子器件和納米電子器件方面 有很好的應用價值，另外，ZnO的納米結構還可以在場發射、醫療、生物傳感 等領域得到應用。
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是熱塑性聚酯中最主要的品種，具有耐蠕變、 抗疲勞性、耐摩擦和尺寸穩定性好，磨耗小而硬度高，具有熱塑性塑料中最大 的韌性，電絕緣性能好，受溫度影響小等特點。在PET上生長的ZnO納米線陣 列結合了柔性襯底的韌性和ZnO納米線陣列導電性的優點，襯底和ZnO納米線 結合緊密，使其在觸控螢幕工業領域有良好的應用前景。用PET代替電阻式觸摸 屏的有機玻璃，ZnO納米線膜代替ITO薄膜，解決了觸控螢幕工作面和導電塗層 結合不緊密的問題，而且以納米線陣列作為電極接觸點可以使靈敏度大大提高。 目前，氧化鋅納米線(棒)的製備方法主要有金屬有機氣相外延生長 (MOVPE)、化學氣相沉積法(CVD)、脈衝雷射沉積(PLD)、電化學氣相沉 積、模板法和水熱法等等，但均處於研究探索階段，還不能形成規模生產。同 時如MOVPE、 CVD、 PLD、水熱法等方法需要昂貴的儀器設備和苛刻的工藝條件。
發明內容
本發明的目的是提供一種設備、工藝簡單，成本低，易操作的在柔性襯底 上生長ZnO納米線陣列的方法。
本發明的在柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法，包括以下步驟
1) 分別配置濃度為0.01 0.1mol/L的硝酸鋅水溶液和濃度為0.01 O.lmol / L的六次甲基四胺水溶液；
2) 將清洗過的柔性襯底放入脈衝雷射沉積裝置生長室中，以ZnO陶瓷為靶 材，靶材與襯底之間的距離保持為4 6cm，生長室真空度至少抽至10.spa，生長室通入02氣體，控制壓強為0.01 2Pa，室溫下在柔性襯底上脈衝雷射沉積 ZnO籽晶層；
3)將硝酸鋅水溶液和六次甲基四胺水溶液按體積比1: 1混合，再將上述 沉積有ZnO籽晶層的柔性襯底浸沒於混合溶液中，在70 100'C下反應1 12h 後取出，用去離子水漂洗，烘乾，即可。
上述的柔性襯底可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醯亞胺(PI)聚苯 並咪唑(PBD)，聚苯並惡唑(PBO)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS) 或聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
生長的ZnO納米線的長度可以通過調節浸沒於混合溶液中的時間來控制。
通常，脈衝雷射沉積的雷射功率為150 300mJ，雷射重複頻率3Hz。
本發明的有益效果在於
1) 本發明方法所用設備簡單，易操作，成本低，適宜於大規模生產。
2) 製備的ZnO納米線陣列化良好，粗細均勻，結合了柔性襯底和ZnO納 米線陣列的優點，在觸控螢幕領域有廣闊的應用前景。
圖1是ZnO納米線陣列的SEM圖。
具體實施例方式
以下結合實例對本發明作進一步的說明。
實施例1
1) 分別配置濃度為0.05mol / L的硝酸鋅水溶液和濃度為0.05mol / L的六 次甲基四胺水溶液；
2) 將清洗過的PET襯底放入脈衝雷射沉積裝置生長室中，以ZnO陶瓷為 靶材，靶材與襯底之間的距離保持為4.5cm，生長室真空度至少抽至10^Pa，生 長室通入02氣體，控制壓強為0.03Pa，雷射功率為210mJ，雷射重複頻率3Hz， 室溫下在PET襯底上沉積2min，得到ZnO籽晶層；
3) 將硝酸鋅水溶液和六次甲基四胺水溶液按體積比1: 1混合，再將上述 沉積有ZnO籽晶層的柔性襯底浸沒於混合溶液中，在卯。C下反應6h後取出， 用去離子水反覆漂洗，烘乾，製得ZnO納米線陣列。
ZnO納米線陣列如圖1所示，平均直徑為0.8pm， ZnO納米線的長度為 600nm。
實施例2
1)分別配置濃度為O.Olmol / L的硝酸鋅水溶液和濃度為O.Olmol / L的六次甲基四胺水溶液；
2) 將清洗過的PET襯底放入脈衝雷射沉積裝置生長室中，以ZnO陶瓷為 靶材，靶材與襯底之間的距離保持為6cm，生長室真空度至少抽至l(T3Pa,生 長室通入02氣體，控制壓強為0.02Pa，雷射功率為150mJ，雷射重複頻率3Hz， 室溫下在PET襯底上沉積5min，得到ZnO籽晶層；
3) 將硝酸鋅水溶液和六次甲基四胺水溶液按體積比1: 1混合，再將上述 沉積有ZnO籽晶層的柔性襯底浸沒於混合溶液中，在IOO'C下反應lh後取出， 用去離子水反覆漂洗，烘乾，製得粗細均勻、長度為200nm的ZnO納米線陣列。
1) 分別配置濃度為O.lmol / L的硝酸鋅水溶液和濃度為O.lmol / L的六次 甲基四胺水溶液；
2) 將清洗過的PI襯底放入脈衝雷射沉積裝置生長室中，以ZnO陶瓷為靶 材，靶材與襯底之間的距離保持為6cm，生長室真空度至少抽至10—3Pa，生長 室通入02氣體，控制壓強為0.2Pa，雷射功率為300mJ，雷射重複頻率3Hz，室 溫下在PI襯底上沉積2min，得到ZnO籽晶層；
3) 將硝酸鋅水溶液和六次甲基四胺水溶液按1: 1的體積比混合，再將上 述沉積有ZnO籽晶層的PI襯底浸沒於混合溶液中，在70。C下反應12h後取出， 用去離子水反覆漂洗，烘乾，製得粗細均勻、長度為lpm的ZnO納米線陣列。
權利要求
1 柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法，包括以下步驟1)分別配置濃度為0.01～0.1mol/L的硝酸鋅水溶液和濃度為0.01～0.1mol/L的六次甲基四胺水溶液；2)將清洗過的柔性襯底放入脈衝雷射沉積裝置生長室中，以ZnO陶瓷為靶材，靶材與襯底之間的距離保持為4～6cm，生長室真空度至少抽至10-3Pa，生長室通入O2氣體，控制壓強為0.01～2Pa，室溫下在柔性襯底上脈衝雷射沉積ZnO籽晶層；3)將硝酸鋅水溶液和六次甲基四胺水溶液按體積比11混合，再將上述沉積有ZnO籽晶層的柔性襯底浸沒於混合溶液中，在70～100℃下反應1～12h後取出，用去離子水漂洗，烘乾，即可。
2. 根據權利要求1所述的柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法，其特徵 是所說的柔性襯底為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醯亞胺、聚苯並咪唑，聚苯並 惡唑、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚對萘二甲酸乙二醇酯。
3. 根據權利要求1所述的柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法，其特徵 是脈衝雷射沉積的雷射功率為150 300mJ，雷射重複頻率3Hz。
全文摘要
本發明公開的柔性襯底上生長ZnO納米線陣列的方法，步驟包括將清洗過的柔性襯底放入脈衝雷射沉積裝置生長室中，以ZnO陶瓷為靶材，生長室通入O2氣體，控制壓強為0.01～2Pa，室溫下在柔性襯底上脈衝雷射沉積ZnO籽晶層；分別配置濃度為0.01～0.1mol/L的硝酸鋅水溶液和六次甲基四胺水溶液，並按體積比1∶1混合，再將沉積有ZnO籽晶層的柔性襯底浸沒於混合溶液中，在70～100℃下反應1～12h後取出，用去離子水漂洗，烘乾，即可。本發明方法所用設備簡單，易操作，製備的ZnO納米線陣列化良好，粗細均勻，成本低，適宜於大規模生產。
文檔編號C23C26/02GK101413141SQ20081012211
公開日2009年4月22日 申請日期2008年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者葉志鎮, 朱麗萍, 王雪濤 申請人:浙江大學