[發(fā)明專(zhuān)利]一種Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910052787.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101570892A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳瑋;朱自強(qiáng);郁可;張正犁;白丹;張志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C30B29/16
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/16;C30B29/60;B01J13/02
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 徐筱梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電子材料、半導(dǎo)體材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法。?

背景技術(shù)

ZnO是一種寬禁帶半導(dǎo)體，并且具有較大的激子束縛能，在光電子器件中有很大的應(yīng)用前景，又由于其熱穩(wěn)定性，高機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等特殊性質(zhì)，引起了人們對(duì)其納米結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光特性研究的興趣。低維ZnO陣列材料能夠限制激子運(yùn)動(dòng)，使激子的躍遷強(qiáng)度增強(qiáng)，獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)使其在太陽(yáng)能電池、壓電材料等光電器件方面都有巨大的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)在采用光刻等微納米加工技術(shù)，人們已經(jīng)可以制備出二維ZnO陣列材料。然而，微納米加工技術(shù)中的光刻蝕技術(shù)存在成本高、加工效率低以及對(duì)環(huán)境造成污染等問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)及其制備方法，其晶體結(jié)構(gòu)呈六角陣列排列，制備方法簡(jiǎn)單，成本低，重復(fù)性好，而且是大面積生長(zhǎng)。?

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：?

一種Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)，該晶體結(jié)構(gòu)是由生長(zhǎng)在硅片上的正六面體量子點(diǎn)以六角陣列排列而成，其量子點(diǎn)底端為ZnO，頂端為Au，量子點(diǎn)高度在95～105nm，邊長(zhǎng)在100～125nm，陣列間距在450～500nm。?

上述晶體結(jié)構(gòu)的制備方法包括以下具體步驟：?

a)、制作單層聚苯乙烯小球模板?

將硅片清洗干凈，垂直放入聚苯乙烯小球懸濁液中后，置入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中靜止3～4天，溫度30～50℃，得到模板；?

b)、制作圖案化的Au催化劑?

將步驟a得到的模板放入小型離子濺射儀內(nèi)，對(duì)其噴Au，功率控制在2～3W，時(shí)間50～200s；再將模板放到石英舟內(nèi)，將石英舟放入預(yù)先已加熱至450～500℃的水平管式生長(zhǎng)爐中，保持450～500℃1～1.5小時(shí)，取出石英舟，取出模板；?

c)、生長(zhǎng)Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)?

將ZnO與炭粉以質(zhì)量比為1～2∶1～3的比例研磨均勻，作為蒸發(fā)源放到石英舟里，再將步驟b得到的模板豎插在石英舟上，模板與蒸發(fā)源的垂直距離為3～8mm；將石英舟放入預(yù)先已加熱至700～850℃的水平管式生長(zhǎng)爐中，爐內(nèi)通入流量為0.5L/min～2L/min的惰性氣體N₂作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下保持700～850℃，反應(yīng)30～50min；反應(yīng)結(jié)束，取出石英舟，自然降溫后，在硅片上得到Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)。?

所述聚苯乙烯小球懸濁液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～0.2％并經(jīng)超聲3～5小時(shí)處理。?

本發(fā)明所提供的Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)，其六角陣列結(jié)構(gòu)可成為天然的激光諧振腔，在其ZnO器件的發(fā)光效率、提高量子器件的調(diào)控性能方面具有潛在的應(yīng)用前景；其制備方法的突出特點(diǎn)是：(1)生長(zhǎng)溫度低，最高只需要850℃，降低了對(duì)設(shè)備的要求；(2)壓力只需要是常壓；(3)對(duì)載氣的要求不高，只需要N₂就可以，不需要加O₂等另外的氣體；(4)方法簡(jiǎn)單，成本低，重復(fù)性好，而且是大面積的生長(zhǎng)。?

附圖說(shuō)明

圖1為Au-ZnO二維光子晶體的X射線衍射圖?

圖2為Au-ZnO二維光子晶體的SEM照片?

圖3為Au-ZnO二維光子晶體的高倍SEM照片?

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1?

a)、制作單層聚苯乙烯小球模板?

將硅片清洗干凈，垂直放入經(jīng)超聲3小時(shí)且質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％的聚苯乙烯小球懸濁液中后，置入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中靜止3天，溫度50℃，得到模板；?

b)、制作圖案化的Au催化劑?

將步驟a得到的模板放入小型離子濺射儀內(nèi)，對(duì)其噴Au，功率控制在2W，時(shí)間200s；再將模板放到石英舟內(nèi)，將石英舟放入預(yù)先已加熱至500℃的水平管式生長(zhǎng)爐中，保持500℃1小時(shí)，取出石英舟，取出模板；

c)、生長(zhǎng)Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)?

將ZnO與炭粉以質(zhì)量比為1∶2的比例研磨均勻，作為蒸發(fā)源放到石英舟里，再將步驟b得到的模板豎插在石英舟上，模板與蒸發(fā)源的垂直距離為3mm；將石英舟放入預(yù)先已加熱至700℃的水平管式生長(zhǎng)爐中，爐內(nèi)通入流量為2L/min的惰性氣體N₂作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下保持700℃，反應(yīng)50min；反應(yīng)結(jié)束，取出石英舟，自然降溫后，在硅片上得到Au-ZnO二維光子晶體結(jié)構(gòu)。?

實(shí)施例2?

a)、制作單層聚苯乙烯小球模板?