一種大規(guī)模制備氧化鋅納米線陣列的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及納米線制備領域，特別是涉及一種大規(guī)模制備氧化鋅納米線陣列的方法。
【背景技術】
[0002]納米線在在電子、光電子及納電子機械器械領域中有重要的應用意義，現(xiàn)有的制備納米線的方法主要有以下幾種:
[0003]現(xiàn)有方案一，在文獻[I][H.Ham etal, Chemical PhysicsLetters, 404(2005)69 - 73]中有報導在娃片上實現(xiàn)無催化劑生長氧化鋅納米線的方法，此方法采用高溫熱蒸發(fā)高純度金屬鋅粉末，與載氣中的氧氣反應在娃片上實現(xiàn)氧化鋅納米線陣列的生長，實驗設計如圖1所示:
[0004]現(xiàn)有方案一的缺點是在制備工藝中首先需要使用高純度鋅粉作為鋅源，由于高純度金屬鋅粉末價格遠高于氧化鋅粉末，同時高純度金屬鋅粉末的化學活性非常高，容易與空氣中的氧氣和水分反應而氧化，所以金屬鋅粉的保存也是一個挑戰(zhàn)。該方法的另外一個問題就是氧化鋅納米線在硅的基板上生長緩慢，需要更長的生長時間。此方法的這些問題都增加了氧化鋅納米線制備的的復雜性和成本。
[0005]現(xiàn)有方案二
[0006]在文獻[2][S.T.Ho etal, Chemistry of Materials 2007，19，4083-4086]中提供了一種在硅片上用化學刻蝕或者機械摩擦的方法在硅片上創(chuàng)造出一些缺陷，然后使用高純度鋅粉與氧氣在高溫下反應在硅基板上實現(xiàn)氧化鋅納米線的生長。硅襯底上的缺陷為氧化鋅納米線提供了形核位置，從而在硅襯底上長出氧化鋅納米線。
[0007]現(xiàn)有方案二也是采用高純度金屬鋅作為原料，高純度金屬鋅粉末的化學活性非常高，容易與空氣中的氧氣和水分反應而氧化，所以金屬鋅粉的保存也是一個挑戰(zhàn)。該方法的另外一個問題就是氧化鋅納米線在硅的基板上生長緩慢，需要更長的生長時間，。同時化學刻蝕的方法需要復雜的工藝，尤其需要氫氟酸或者是強堿作為刻蝕劑需要采取非常復雜的防護措施；而機械摩擦的方法可控性差，這些都增加了制備工藝的復雜性和不可控性。
[0008]現(xiàn)有方案三
[0009]發(fā)明人在文獻[W.Q.Lu etal, Physical Chemistry Chemical Physics, vol.15,PP.13532-13537, 2013.]中，提供了了一種無催化劑在硅電極上橫向長出氧化鋅納米線的方法。該方法采用預先刻好溝槽的硅襯底，以石墨和氧化鋅粉的混合物作為原料，在硅表面的刻蝕的溝槽邊緣上橫向長出氧化鋅納米線。氧化鋅納米線優(yōu)先在溝槽的邊緣上形核生長，從而形成了橫向生長的氧化鋅納米線陣列。
[0010]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有方案三中需要采用光刻和刻蝕在硅表面制備出溝槽結構來促進氧化鋅納米線的形核，同時該方法長出氧化鋅的納米線傾向于橫向生長，適合加工氧化鋅納米線的橋連結構，而氧化鋅納米線的密度取決溝槽結構的尺寸，因而該方法制備的氧化鋅納米線的密度偏低，不適合大規(guī)模制備氧化鋅納米線。因此，如果要進行大規(guī)模地制備高密度的氧化鋅納米線，還需要對現(xiàn)有技術作進一步地改進。
[0011]綜上來看，現(xiàn)有技術雖然都能夠制備出納米線，不過在制備時間和效果上，都不適于進行大規(guī)模地快速制備高密度的氧化鋅納米線，因此還需要作進步地改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種大規(guī)模制備氧化鋅納米線陣列的方法，用于解決現(xiàn)有技術中制備工序復雜化和容易造成金屬污染的問題。
[0013]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供以下技術方案:
[0014]一種大規(guī)模制備氧化鋅納米線陣列的方法，包括:提供制備有一粗糙表面的硅襯底和供盛放化學反應物的舟；將所述硅襯底制備有粗糙表面的一面朝向盛有化學反應物的舟進行放置；采用高溫化學氣相沉淀的方法于所述硅襯底的粗糙表面上制備出納米線陣列。該方法既不需要在硅襯底上鍍金屬催化劑，不需要沉積氧化鋅籽晶層，也不需要用光刻和刻蝕來制備溝槽結構，而直接在硅襯底上大規(guī)模長出高密度的氧化鋅納米線。將氧化鋅納米線與現(xiàn)有娃工藝結合，簡化制備工序，實現(xiàn)大規(guī)模氧化鋅納米線的制備。
[0015]本發(fā)明區(qū)別于已有的基于硅襯底氧化鋅納米線制備方法，既不需要金屬催化劑，也不需要預先鍍氧化鋅薄膜籽晶層，更不需要制備溝槽結構，而直接大規(guī)模長出氧化鋅納米線，從而避免了造成金屬污染，簡化了加工和制備工藝。
【附圖說明】
[0016]圖1顯示為一種大規(guī)模制備氧化鋅納米線陣列的方法的實現(xiàn)流程圖。
[0017]圖2-1至圖2-3顯示為制備生成納米線陣列的過程效果示意圖。
[0018]圖3-1為在掃描電鏡像下氧化鋅納米線在反應離子刻蝕過圖案的硅襯底上形核(刻蝕的區(qū)域為CIGIT圖案)。
[0019]圖3-2為在掃描電鏡像下刻蝕圖案的硅襯底上生長的氧化鋅納米線初期的形貌。
[0020]圖3-3和圖3-4，為在掃描電鏡像下硅襯底刻蝕圖案上氧化鋅納米線長30分鐘的形貌。
[0021]圖3-5為在掃描電鏡像下反應離子刻蝕的硅襯底上生長的氧化鋅納米線陣列的形貌。
[0022]圖3-6為在掃描電鏡像下氧化鋅納米線陣列的放大圖。
[0023]圖4-1為原始硅襯底表面的SEM照片。
[0024]圖4-2為刻蝕后硅襯底表面的SEM照片。
[0025]圖4-3為原始硅襯底表面的AFM顯微照片。
[0026]圖4-4為刻蝕后硅襯底表面的AFM顯微照片。
[0027]附圖標號說明
[0028]I硅襯底
[0029]2粗糙表面
[0030]3納米線陣列
【具體實施方式】
[0031]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0032]請參見圖1，給出了本發(fā)明提供的一種大規(guī)模制備氧化鋅納米線陣列的方法的實現(xiàn)原理圖，以下將對所述方法的技術方案進行詳細地說明。
[0033]步驟S11，提供制備有一粗糙表面2的硅襯底I和供盛放化學反應物的舟。
[0034]在具體實施中，首先利用反應離子刻蝕方法對硅襯底I進行刻蝕，創(chuàng)造出一個粗糙的表面。其中，反應離子具體采用六氟化硫和三氟甲烷混合氣體。
[0035]步驟S12，將所述硅襯底I制備有粗糙表面2的一面朝向盛有化學反應物的舟進行放置。
[0036]在具體實施中，同時需要把舟放置在真空管式爐中的合適位置，以保證通入的氮氣和氧氣反應氣體能吹到反應物和娃襯底I上，從而實現(xiàn)氧化鋅納米線的生長。
[0037]