籽晶層制備方式對(duì)氧化鋅納米棒陣列的影響

周菲遲 袁 龍 馮守華 Martyn A McLachlan 張佳旗＊,

(1吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，汽車(chē)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130012)

(2英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院材料系，倫敦 SW7 2AZ)

(3吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130012)

0 引 言

氧化鋅(ZnO)作為一種半導(dǎo)體材料，在室溫下具有寬的直接帶隙 (3.37 eV)和大的激子束縛能(60 meV)，使得ZnO納米結(jié)構(gòu)在電子學(xué)、光子學(xué)和光子晶體等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。ZnO具有多種多樣的納米結(jié)構(gòu)，如納米線[1]、納米管[2]、納米花[3]、介孔[4]、納米片[5]、蜂窩結(jié)構(gòu)[6]、納米環(huán)[7]、納米螺旋槳[8]等。 在眾多納米結(jié)構(gòu)中，ZnO納米棒陣列是被最廣泛研究的，已被應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管[9]、激光器[10]、氣敏傳感器[11]、生物傳感器[12]、發(fā)光二極管[13]、太陽(yáng)能電池[14]和納米發(fā)電機(jī)[15]等。ZnO納米棒陣列的形貌很大程度上影響了其結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)，從而進(jìn)一步影響器件性能。因此，控制納米棒的生長(zhǎng)是本研究的主要出發(fā)點(diǎn)。

氧化鋅納米棒具有多種制備方式：高溫和真空制備手段，例如氣液固生長(zhǎng)(VLS)[16]和化學(xué)氣相沉積(CVD)[17]等，由于制備成本的原因不適合工業(yè)大范圍生產(chǎn)；與之相比，基于溶液的制備方式可以制作成本低廉、更適合大面積制備的器件。電化學(xué)沉積法是一種主要的溶液法制備ZnO納米棒技術(shù)，它可以有效控制納米棒的生長(zhǎng)[18]，然而高質(zhì)量的電學(xué)均勻?qū)щ娨r底是必備條件，以保證成核和生長(zhǎng)的同步性和均勻性。但是，常用的導(dǎo)電襯底，如氧化銦錫(ITO)，卻被發(fā)現(xiàn)沒(méi)有足夠的電荷轉(zhuǎn)移點(diǎn)[19]。水熱合成，是另一種溶液基納米棒制備方法，主要通過(guò)在適當(dāng)溫度下控制金屬鹽的強(qiáng)力水解，得到固態(tài)膠體金屬氧化物或氫氧化物[20]。……