陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機(jī)半導(dǎo)體功能材料一維陣列的制備方法，尤其涉及一種陣列Zn (OH) F半導(dǎo)體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無機(jī)半導(dǎo)體材料作為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直以來都發(fā)揮著巨大的作用。無機(jī)半導(dǎo)體材料具有高載流子迀移率和高穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于信息處理、固體整流器、發(fā)光、環(huán)境保護(hù)、和新型太陽能電池等領(lǐng)域中。
[0003]近年來，無機(jī)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域隨著納米技術(shù)的進(jìn)步得到了長足的發(fā)展。其中，一維陣列納米結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而成為研究的熱點(diǎn)，在各種領(lǐng)域包括光電子、光伏、光電化學(xué)器件等備受關(guān)注。
[0004]Zn (OH) F是一種常用的含有鋅元素的材料，具有優(yōu)異的催化活性和熒光性質(zhì)，并被廣泛應(yīng)用于制備具有特殊結(jié)構(gòu)含鋅材料的中間體。其在紫外光下對有機(jī)污染物具有非常高的催化性能，同時具有優(yōu)異的近紫外熒光性質(zhì)。Zn (OH) F通過高溫煅燒，可以制備具有多孔結(jié)構(gòu)的ZnO，是一種制備ZnO特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要中間體。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，Zn (OH)F的合成通常是通過氟化鋅(ZnF2)空氣氣氛下的熱解、高溫水熱法、電化學(xué)沉積法、或微波輔助的方法制備而成。然而，這些方法通常能耗較大，并且產(chǎn)品的形貌不易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請一實(shí)施例提供一種陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法，其能耗低，且較易控制產(chǎn)品的形貌，該方法包括以下步驟:
[0007]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應(yīng)溶液；
[0008]S2、將形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底放置到所述配置的反應(yīng)溶液中，并進(jìn)行水浴加熱，得到形成在所述導(dǎo)電基底上的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體。
[0009]—實(shí)施例中，所述鋅鹽選自硝酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅中的一種或多種的組合，所述含氟化合物選自四丁基氟化胺、三氟乙酸、氟化銨、氟化鈉中的一種或多種的組合。
[0010]一實(shí)施例中，步驟SI具體包括:
[0011]將鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物分別配置成水溶液；
[0012]將所述配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液按照預(yù)設(shè)摩爾比配置成反應(yīng)溶液；其中，
[0013]所述配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液的濃度都為0.lmol/L。
[0014]—實(shí)施例中，所述鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物的摩爾比為(0.01?0.05):(0.01 ?0.05): (0.005 ?0.03)。
[0015]—實(shí)施例中，步驟S2中水浴加熱的溫度為75°C?92°C，水浴加熱的反應(yīng)時長為20min ?3h。
[0016]—實(shí)施例中，所述導(dǎo)電基底上的ZnO種子層采用提拉浸漬法沉積形成；在所述導(dǎo)電基底上沉積ZnO種子層具體包括:
[0017]將所述導(dǎo)電基底浸潤到醋酸鋅乙醇溶液中，并勻速提拉出液面，隨后進(jìn)行燒結(jié)，得到形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底；其中，所述醋酸鋅乙醇溶液的濃度為0.lmol/L，提拉速度為150mm/min，煅燒溫度為450 °C，煅燒時間為30min。
[0018]一實(shí)施例中，所述醋酸鋅乙醇溶液采用加熱回流法制備，并具體包括:
[0019]將無水醋酸鋅加入乙醇溶液中，在80°C下加熱回流lh，制備得所述醋酸鋅乙醇溶液。
[0020]—實(shí)施例中，步驟S2中將形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底放置到所述配置的反應(yīng)溶液中，具體包括:
[0021]將導(dǎo)電基底形成有ZnO種子層的一面朝下放置到所述配置的反應(yīng)溶液中。
[0022]—實(shí)施例中，所述導(dǎo)電基底選自摻氟氧化錫玻璃、或銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電玻璃中的一種。
[0023]本申請一實(shí)施例提供一種陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0024]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應(yīng)溶液；
[0025]S2、將形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底放置到一份所述配置的反應(yīng)溶液中，并進(jìn)行水浴加熱；
[0026]S3、待步驟S2反應(yīng)結(jié)束后，將從步驟S2中取出的樣品進(jìn)行洗滌，并放置到另一份經(jīng)預(yù)熱的所述反應(yīng)溶液中，進(jìn)行水浴加熱，得到形成在所述導(dǎo)電基底上的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0028]I)采用形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底在鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成的反應(yīng)溶液中水浴加熱，可以得到具有優(yōu)勢增長方向的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體。
[0029]2)通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物的摩爾比例，可以獲得高密度的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體，同時通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時間和溫度，可以調(diào)節(jié)陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的高度以及密度。
[0030]3)反應(yīng)條件溫和易控，能耗小，成本低。
[0031]4)獲得的單晶納米線Zn(OH)F陣列具有較大的光電流及比表面積。
【附圖說明】
[0032]圖1是本申請一實(shí)施方式陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法的流程圖；
[0033]圖2是本申請又一實(shí)施方式陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法的流程圖；
[0034]圖3是本申請實(shí)施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的X射線衍射圖譜(XRD);
[0035]圖4是本申請實(shí)施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的掃描電鏡照片(SEM);
[0036]圖5是本申請實(shí)施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的穩(wěn)態(tài)光電壓圖譜(SPS);
[0037]圖6是本申請實(shí)施例一中制備的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的1-V曲線圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對本申請進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本申請，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0039]參圖1，介紹本申請陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法的一實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，該方法包括以下步驟:
[0040]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應(yīng)溶液。
[0041]步驟SI具體包括:
[0042]S11、將鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物分別配置成水溶液。
[0043]鋅鹽可以選自硝酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅中的一種或多種的組合，含氟化合物可以選自四丁基氟化胺、三氟乙酸、氟化銨、氟化鈉中的一種或多種的組合。
[0044]S12、將所述配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液按照預(yù)設(shè)摩爾比配置成反應(yīng)溶液。
[0045]其中，配置成的鋅鹽、六次亞甲基四胺、以及含氟化合物的水溶液的濃度可以都為0.lmol/L。鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物的摩爾比為(0.01?0.05):(0.01?0.05):(0.005 ?0.03) ο
[0046]S2、將形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底放置到所述配置的反應(yīng)溶液中，并進(jìn)行水浴加熱，得到形成在所述導(dǎo)電基底上的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體。
[0047]其中，水浴加熱的溫度為75°C?92°C，水浴加熱的反應(yīng)時長為20min?3h。在本實(shí)施方式中，可以是將導(dǎo)電基底形成有ZnO種子層的一面朝下放置到配置的反應(yīng)溶液中。導(dǎo)電基底可以選自摻氟氧化錫玻璃、或銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電玻璃中的一種。
[0048]步驟S2中導(dǎo)電基底上的ZnO種子層可以采用提拉浸漬法沉積形成。在導(dǎo)電基底上沉積ZnO種子層具體包括:將導(dǎo)電基底浸潤到醋酸鋅乙醇溶液中，并勻速提拉出液面，隨后進(jìn)行燒結(jié)，得到形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底；其中，醋酸鋅乙醇溶液的濃度為0.1mol/L，提拉速度為150mm/min，煅燒溫度為450°C，煅燒時間為30min。
[0049]同時，醋酸鋅乙醇溶液可以采用加熱回流法制備，并具體包括:將無水醋酸鋅加入乙醇溶液中，在80°C下加熱回流lh，制備得所述醋酸鋅乙醇溶液。
[0050]參圖2，介紹本申請陣列Zn (OH) F半導(dǎo)體的制備方法的又一實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，該方法包括以下步驟:
[0051]S1、選用鋅鹽、六次亞甲基四胺、含氟化合物和去離子水配置成反應(yīng)溶液；
[0052]S2、將形成有ZnO種子層的導(dǎo)電基底放置到一份所述配置的反應(yīng)溶液中，并進(jìn)行水浴加熱；
[0053]S3、待步驟S2反應(yīng)結(jié)束后，將從步驟S2中取出的樣品進(jìn)行洗滌，并放置到另一份經(jīng)預(yù)熱的所述反應(yīng)溶液中，進(jìn)行水浴加熱，得到形成在所述導(dǎo)電基底上的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體。
[0054]本實(shí)施方式中，步驟S2中水浴加熱反應(yīng)結(jié)束后，導(dǎo)電基底上實(shí)質(zhì)上已經(jīng)形成有陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體；與上一實(shí)施方式不同是，本實(shí)施方式中通過步驟S3將此時的導(dǎo)電基底在反應(yīng)溶液進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)，可以在原有的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體上繼續(xù)生長，得到尺寸更長(即高度更高)的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體。如此，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需要，控制陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的尺寸。
[0055]以下介紹一些具體的實(shí)施例，以更好地說明本申請的技術(shù)方案:
[0056]實(shí)施例一
[0057]首先，在潔凈的導(dǎo)電基底上采用提拉浸漬法沉積ZnO種子層。其中:醋酸鋅乙醇溶液的濃度為0.lmol/L，提拉速度為150mm/min。再將帶有種子層的導(dǎo)電基底在空氣氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，煅燒溫度為450°C，煅燒時間為30min。
[0058]隨后，將硝酸鋅、六次亞甲基四胺、四丁基氟化銨分別配制成0.lmol/L的水溶液。再分別取6mL硝酸鋅、6mL六次亞甲基四胺和3mL四丁基氟化銨放入體積為25mL的帶蓋子的玻璃瓶中，并注入5mL的去離子水配置成總體積20mL的反應(yīng)溶液(標(biāo)記為①)，此時反應(yīng)溶液中硝酸鋅、六次亞甲基四胺、四丁基氟化銨的摩爾比為0.03:0.03:0.015。將帶有ZnO種子層的導(dǎo)電玻璃(此處優(yōu)選摻氟氧化錫玻璃FT0)放入反應(yīng)溶液中，將玻璃瓶蓋子旋緊后迅速放入恒溫水浴鍋中，溫度為80 °C，反應(yīng)3h。
[0059]接著，按照上述的配方重新配置一瓶新的20mL的反應(yīng)溶液(標(biāo)記為②)，并在第一次3h反應(yīng)結(jié)束前5min將反應(yīng)溶液②放入恒溫水浴鍋中預(yù)熱，待第一次的反應(yīng)時間結(jié)束，迅速將樣品從反應(yīng)溶液①轉(zhuǎn)移到反應(yīng)溶液②中繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，立即