[發(fā)明專利]平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410002625.1
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103739004A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董紅星;柳洋;張龍;詹勁馨;李京周
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: C01G9/03
• 分類號: C01G9/03
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米/微米材料制備，特別是一種平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，微型化、集成化和高效率是現(xiàn)代光電子器件發(fā)展的必然趨勢。半導(dǎo)體光學(xué)微腔由于具有對光場優(yōu)異的調(diào)控能力，在微型激光器、光開關(guān)、光學(xué)濾波器等方面具有廣泛的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)微型光電子器件最基本模塊單元。而具有特定形狀和結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)光場有效調(diào)控和上述光電應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提，所以如何設(shè)計(jì)和制備具有特定幾何構(gòu)型的半導(dǎo)體光學(xué)微腔成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

ZnO作為一種II-VI族直接寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有壓電、熱電、氣敏、光電導(dǎo)等多種性能，在室溫下，禁帶寬度為3.37eV，同時(shí)具有較高的激子束縛能(60meV)，室溫下能實(shí)現(xiàn)有效的激子發(fā)射。ZnO是六方晶系結(jié)構(gòu)，具有三個(gè)較快的生長方向[0001]，和，可以制備出較為豐富的結(jié)構(gòu)，例如，納米棒/管，納米帶，納米釘，納米梳等。由于納米梳獨(dú)特的二級結(jié)構(gòu)，使得它在光波導(dǎo)和光電子多路器有著潛在的應(yīng)用。然而，要實(shí)現(xiàn)對光場優(yōu)異的調(diào)控性能，梳狀結(jié)構(gòu)必須具有規(guī)則的截面，微米級的尺寸和光滑的表面。但是以往方法制備的ZnO梳狀結(jié)構(gòu)（請參見CN1935665A；Appl.Phys.Lett.2004,95,306-308；和J.Mater.Sci.2006,41,3057-3062），是由納米帶生長而成，即較寬的不規(guī)則納米帶為梳柄，在其兩側(cè)或一側(cè)生長納米線（直徑100～500nm）為梳齒，尺寸小，截面不規(guī)則，這樣的截面結(jié)構(gòu)和形貌不能滿足光電子器件應(yīng)用的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅及其制備方法，

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅，其特點(diǎn)在于該梳狀結(jié)構(gòu)的梳柄的截面為平行四邊形，梳齒為截面為四邊形或者六邊形。

所述的梳柄和梳齒的截面的直徑均為1-10μm。

一種平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅的制備方法，包括如下步驟：

①將Zn粉、Sb₂O₃粉和碳粉的摩爾比為80～400:1:40～100配制成原料；

②將所述的原料放入石英舟，傾斜石英舟將所述的原料堆至一角，并將覆有Au膜的基片傾斜放置在石英舟內(nèi)原料的上方，原料表面與所述的基片的表面的距離為2～3mm；

③封閉石英管，將所述的石英舟放入管式爐中，并向管內(nèi)通入流量為5L/h的高純氮?dú)饧s20min，排除管內(nèi)殘余空氣之后，調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁?L/h作保護(hù)氣，將爐溫升至950～1100℃，溫度達(dá)到后，調(diào)節(jié)氣體流量為氮?dú)?～5L/h，氧氣0.01～0.09L/h，反應(yīng)30～60min，反應(yīng)完成后，關(guān)閉氧氣，自然降溫到室溫。

所述的基片為單晶硅片、石英片或藍(lán)寶石片。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅，由截面為平行四邊形的微米線為柄和截面為平行四邊形或者六邊形的微米線為梳齒組成，表面光滑，能夠用于微光電子多路轉(zhuǎn)接器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅的制備配置示意圖。

圖2為本發(fā)明平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅實(shí)施例1的掃描電子顯微鏡（SEM）形貌圖。

圖3為本發(fā)明平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅實(shí)施例3的掃描電子顯微鏡（SEM）形貌圖。

圖4為本發(fā)明平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅的X射線衍射圖譜。

具體實(shí)施方式

為了對平行四邊形截面氧化鋅梳狀結(jié)構(gòu)及其制備方法做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明平行四邊形截面梳狀結(jié)構(gòu)氧化鋅制備方法8個(gè)實(shí)施例如表1所示，實(shí)施例按照本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)施，給出具體的實(shí)施方式和流程。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置：采用水平管式爐，最高溫度1200℃。實(shí)驗(yàn)設(shè)置示意圖如圖1所示，圖中①為石英管，石英管外徑50mm，內(nèi)徑42mm，長100cm，兩頭通過法蘭密封，法蘭上接有氣管，直徑為6mm。②為石英舟、③為反應(yīng)原料、④為沉積基片、⑤為熱電偶、⑥為進(jìn)氣管、⑦為出氣管。

實(shí)施例1

（1）將單晶硅片（20mm×13mm）分別用去離子水和無水乙醇超聲清洗5min，然后利用熱蒸發(fā)沉積技術(shù)在硅片表面沉積厚度約為30nm的Au層作為催化劑。取舟內(nèi)尺寸20mm×15mm×10mm的石英舟用去離子水超聲5min，并烘干待用；