[發(fā)明專利]一種基于鈮酸鋰晶片的激光輔助氧化鋅生長的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811049556.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109136881B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閻文博;梁超;任滿意;李菲菲;昝知韜
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/48;C23C16/52
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于鈮酸鋰晶片的激光輔助氧化鋅生長的裝置及方法，該裝置包括激光器1、凸透鏡2、銅質(zhì)容器3、電阻加熱棒4、溫度控制器5、聚四氟乙烯容器6、熱電偶7、鈮酸鋰晶片8。本發(fā)明裝置主要由聚焦光路、聚四氟乙烯容器、溫控系統(tǒng)三部分組成，利用聚焦激光照射鈮酸鋰晶片產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)，同時(shí)結(jié)合化學(xué)合成的方法，實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰晶片上特定區(qū)域的氧化鋅生長。此方法不僅縮短了氧化鋅生長的時(shí)間，而且可以精確調(diào)控生長位置，并且通過控制激光的功率得到不同直徑大小的棒狀氧化鋅。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體復(fù)合材料領(lǐng)域，其涉及一種基于鈮酸鋰晶片的激光輔助氧化鋅生長的裝置及方法。

背景技術(shù)

鈮酸鋰晶體具有顯著的電光、鐵電、壓電、非線性、光折變等效應(yīng)，作為襯底材料在生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室芯片及集成光學(xué)器件等半導(dǎo)體復(fù)合材料領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。

氧化鋅具有優(yōu)良的光電、壓電、熱電、催化性能，廣泛應(yīng)用于太陽能電池、氣敏元件、壓敏電阻、聲表面波等器件。

2007年，Liu(Photocatalytic nanoparticle deposition on LiNbO3nanodomain patterns via photovoltaic effect[J].Appl.Phys.Lett，91，044101，2007.)等人通過光生伏打效應(yīng)使銀納米顆粒選擇性沉積到鈮酸鋰正C表面，實(shí)現(xiàn)了鈮酸鋰表面金屬顆粒的選擇性生長。此方法沒有實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰表面半導(dǎo)體材料的生長。

2013年，文獻(xiàn)(Effect of Seed Layer Structure on Surface Morphology andPhotoluminescence Property of ZnO Nanorods Grown on LiNbO3 Substrate，143，116-121(2013))采用射頻磁控濺射法將ZnO薄膜沉積在64°Y切LiNbO3襯底上，然后通過水熱法在薄膜上合成ZnO納米棒陣列。此方法通過傳統(tǒng)的兩步法在鈮酸鋰襯底上生長氧化鋅，其生長過程較為繁瑣，耗時(shí)較長，而且不能控制氧化鋅的生長區(qū)域。

2017年，郭禧斌等人提出了一種電學(xué)器件用Al摻雜的氧化鋅薄膜的制備方法(專利申請?zhí)枺?01710490722.3)。此方法利用脈沖激光轟擊ZnO靶材和Al₂O₃靶材制備摻Al氧化鋅，制備氧化鋅過程中用到脈沖激光、電爐和石英管等昂求設(shè)備，且制備過程較為繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為針對目前基底上生長氧化鋅步驟繁瑣、耗時(shí)較長、設(shè)備復(fù)雜昂貴等缺點(diǎn)，提出一種設(shè)備簡單、耗時(shí)較短，同時(shí)可以控制棒狀氧化鋅生長區(qū)域和生長直徑的方法。

一方面本發(fā)明提供一種基于鈮酸鋰晶片的激光輔助氧化鋅生長的裝置，其特征在于：通過激光器1、凸透鏡2、鈮酸鋰晶片8形成聚焦光路，通過銅質(zhì)容器3、電阻加熱棒4、溫度控制器5、熱電偶7組成溫控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聚四氟乙烯容器6內(nèi)溶液的控溫，通過聚焦光路、溫控系統(tǒng)、聚四氟乙烯容器三部分組合實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰晶片特定區(qū)域的氧化鋅生長。

作為優(yōu)選，所述聚四氟乙烯容器6內(nèi)容納有氧化鋅生長溶液，所述聚四氟乙烯容器6的一側(cè)壁設(shè)置有通孔，所述鈮酸鋰晶片8固定在所述通孔位置處，使所述鈮酸鋰晶片8與所述溶液相接觸。

作為優(yōu)選，所述的鈮酸鋰晶片8不局限于鈮酸鋰，是光折變晶體。

作為優(yōu)選，所述光折變晶體為鉭酸鋰或鈦酸鋇。

另一方面本發(fā)明還提供一種基于鈮酸鋰晶片的激光輔助氧化鋅生長的方法，包括以下步驟：

第一步，將清洗后的鈮酸鋰晶片固定到聚四氟乙烯容器上。

第二步，配置等摩爾比的醋酸鋅和六亞甲基四胺溶液，溶液的溶劑為去離子水。