[發明專利]一種生長ZnO自組裝納米結構的制備方法及用途

在審

• 申請號: 201910271637.7
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109980091A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 紀文宇;戴棚棚
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;H01L51/50;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 蘇州創策知識產權代理有限公司 32322
• 代理人: 董學文

本發明公開了光電半導體技術領域的一種生長ZnO自組裝納米結構的制備方法及用途，其具有紋理化納米結構和納米尺寸圖靈結構。通過在溶液和襯底混合交界面生長ZnO自組裝納米結構調控薄膜透光度或散射效應，有效的降低界面之間的全反射率，提高光子的通過率，通過溶液中合成ZnO納米粒子的動力學過程在襯底上生長紋理化納米結構和圖靈結構的一種或多種，應用于半導體發光器件、太陽能電池及光電探測器等半導體光電器件，經濟實用性較強。

技術領域

本發明涉及半導體光電技術領域，具體為一種在溶液中生長ZnO自組裝納米結構的制備方法及用途。

背景技術

氧化鋅膜是指組成為氧化鋅(ZnO)的薄膜。它具有六角棱柱形纖鋅礦晶格結構，室溫下能隙寬度為3.3eV。

目前有關半導體光電的器件由于相互界面之間平整光滑，所以界面之間的全反射率較高，從而使得光取出或利用率較低，影響光電或電光轉換效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生長ZnO自組裝納米結構的制備方法及用途，以解決上述背景技術中提出的目前有關半導體光電器件由于相互界面之間平整光滑，所以界面之間的全反射率較高，使得光取出或利用率較低，影響光電或電光轉換效率的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種生長ZnO自組裝納米結構，所述納米結構形成在襯底和溶液混合的交界面并沉積在襯底上。

優選的，該ZnO自組裝納米結構的制備方法如下：

步驟一：制備襯底；

步驟二：將含鋅基材料和堿性溶質分別溶解在溶劑中，制備出含鋅基材料溶液和堿性溶液；

步驟三：將含鋅基材料溶液和堿性溶液按20：1到20：20的體積比例混合制備出混合溶液，然后將制備的襯底與該混合溶液進行接觸并反應，再經后處理，得到生長ZnO薄膜納米結構。

優選的，所述堿性溶質為KOH、NaOH、LiOH或四甲基氫氧化銨。

優選的，所述含鋅基材料在溶劑溶液中的含量為1～25(w/v)％，所述堿性溶質在溶劑溶液中的含量為0.1～20(w/v)％。

優選的，所述步驟三中反應和后處理包括加熱和干燥，所述加熱為在25℃～90℃下加熱1～30min；所述干燥為褪火直到襯底上的醇性溶劑完全蒸發。

優選的，所述步驟一種襯底為玻璃襯底、硅或二氧化硅襯底，所述襯底上包含導電薄膜及有機或無機材料的半導體功能層薄膜。

優選的，所述步驟二中溶劑為醇性溶劑或二甲基亞砜任意一種。

優選的，所述導電薄膜包含銀、鋁、金、銅等金屬導電薄膜，銦錫氧化物(ITO)導電薄膜、摻氟的SnO₂透明導電玻璃(FTO)，所述的半導體功能層薄膜包含ZnO薄膜、無機量子點薄膜和有機小分子薄膜。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過該一種生長ZnO自組裝納米結構的制備方法及用途，方法設計合理，先制備襯底，將含鋅基材料和堿性溶質分別分散或溶解在醇性溶劑中，制備出含鋅基材料溶液和堿性溶液，將含鋅基材料溶液和堿性溶液按20：1到20：20的體積比例混合，然后將制備的襯底與該混合溶液進行接觸并反應，在25℃～90℃的溫度下保持1～30分鐘，然后取出襯底干燥，得到生長ZnO自組裝的納米結構，該種ZnO自組裝納米結構相較于現有的光電器件界面之間的平滑結構，此納米結構平滑度低，從而降低全反射率，提高光子通過率，從而可以廣泛的應用于半導體發光器件、太陽能電池及光電探測器等半導體光電器件中。

附圖說明

圖1為本發明生長ZnO自組裝納米結構納米結構示意圖；

圖2為本發明在導電電極生長ZnO自組裝納米結構的光電半導體器件結構示意圖；