光電子器件ZnO/ZnS異質結納米陣列膜的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光電子學技術領域，尤其涉及一種用于光電子器件用的ZnO/ZnS異質結納米陣列膜。
【背景技術】
[0002]20世紀80年代末以來，由于信息及光電子產業的發展壯大，對于半導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體材料的研究進展。氧化鋅(ZnO)材料的同質結和異質結在聲表面波、透明電極、發光器件等領域有著巨大的發展潛力，成為人們廣泛關注的焦點。ZnO是一種六角纖鋅礦結構的寬禁帶直接帶隙η型半導體材料，晶格常數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，具有良好的化學穩定性、無毒、原料豐富、價格低廉等優勢。然而，這些同質結和異質結的電學性能達不到實際應用的要求。主要是由于P型材料限制了其電學性能，P型ZnO材料可重復性差，很難制備高質量的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異質結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型半導體材料，晶格常數a=0.381nm，c=0.623nm，室溫下禁帶寬度為3.72 eV，折射率為2.35，在太陽能電池以及短波長光電子器件等領域有著廣泛的應用。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p-η結有利于制備高品質的光電子器件膜。
[0003]近年來，低維納米材料表現出一系列優異的特性，因此納米線、納米棒、納米管等結構構成的ZnO納米薄膜成為研究的熱點。采用納米棒結構可克服現有傳統結構制備工藝復雜、操作不便、制備溫度高、產品性能不穩定、不適于工程化應用等缺點。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種成本低、制備工藝簡單的光電子器件ZnO/ZnS異質結納米陣列膜。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用的方案為:一種光電子器件ZnO/ZnS異質結納米陣列膜，其不同之處在于:它包括有從內至外依次結合的玻璃襯底層、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納米棒層有序生長在ZnO種子層上呈納米棒狀結構，ZnS納米棒層生長在ZnO納米棒層上形成異質結。
[0006]本實用新型的ZnO/ZnS異質結納米陣列膜，采用水熱合成方法在ZnO種子層上生長一層ZnO納米棒有序陣列薄膜結構，具有工藝簡單、操作方便、制備溫度較低、產品性能優良、適于工程化應用等優點。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型實施例結構原理圖；
[0008]圖中標記說明: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。
【具體實施方式】
[0009]為更好地理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明，參見圖1:
[0010]按本實用新型方案實施的一種光電子器件ZnO/ZnS異質結納米陣列膜，包括有從內至外依次結合的四層，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，得到澄清透明、均勻的溶膠，將制得的溶膠靜置陳化24小時，用于薄膜的涂敷。以潔凈的玻璃片為基底，采用勻膠機旋涂法鍍膜，在200°C下烘干，反復多次增加膜厚。然后將試樣轉移至箱式電阻爐中300°C恒溫30 min，接著在550°C恒溫退火2小時，爐內自然冷卻至室溫，即可得到無摻雜的ZnO種子層。ZnO納米棒層有序生長在ZnO種子層上呈納米棒狀結構，將一定量的氨水滴加到攪拌中的硝酸鋅溶液中，接著將生長了 ZnO種子的樣品放入高壓反應釜中，并倒入上述溶液，最后將密封好的反應釜放入烘箱中于50~90°C加熱4~9小時。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一層ZnS納米薄膜，ZnS納米棒層生長在ZnO納米棒層上形成異質結。
【主權項】
1.一種光電子器件ZnO/ZnS異質結納米陣列膜，其特征在于:它包括有從內至外依次結合的玻璃襯底層、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納米棒層有序生長在ZnO種子層上呈納米棒狀結構，ZnS納米棒層生長在ZnO納米棒層上形成異質結。
【專利摘要】本實用新型涉及光電子學技術領域，尤其涉及一種用于光電子器件用的ZnO/ZnS異質結納米陣列膜，它包括有從內至外依次結合的玻璃襯底層、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納米棒層有序生長在ZnO種子層上呈納米棒狀結構，ZnS納米棒層生長在ZnO納米棒層上形成異質結。本實用新型的ZnO/ZnS異質結納米陣列膜，采用水熱合成方法在ZnO種子層上生長一層ZnO納米棒有序陣列薄膜結構，具有工藝簡單、操作方便、制備溫度較低、產品性能優良、適于工程化應用等優點。
【IPC分類】H01L31/0296, H01L21/368, H01L21/02, B82Y30/00, B82Y40/00
【公開號】CN204857740
【申請號】CN201520676641
【發明人】鐘文武, 李志剛, 劉彥平, 詹白勺
【申請人】臺州學院, 鐘文武, 詹白勺
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月4日