專利名稱：在硅片上復合ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)的半導體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子材料、半導體材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種 在硅襯底上生長Zn0錐狀納米結(jié)構(gòu)的半導體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶半導體，并且具有較大的激子束縛能，在光 電子器件中有很大的應用前景，又由于其熱穩(wěn)定性，高機械強度和化學穩(wěn)定 性等特殊性質(zhì)，引起了人們對其納米結(jié)構(gòu)的場發(fā)射特性研究的興趣。
近來，人們利用各種方法(溶液法，分子束外延，脈沖激光沉積，金屬 有機物化學氣相沉積等)制備出了各種不同的一維ZnO納米結(jié)構(gòu)，例如納米線， 納米帶，納米針，納米鉛筆，納米棒等，并對這些納米結(jié)構(gòu)的光電特性進行 了研究。但是能應用于大規(guī)模生產(chǎn)的方法很少，且反應條件苛刻，生產(chǎn)成本 咼昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種在硅襯底上復合ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)的半 導體材料，即采用醋酸鋅(Zn(CH3C00)2)水溶液加入氨水置于高壓釜中反應， 得到ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二個目的在于提供上述材料的制備方法，以解決現(xiàn)有ZnO納米 材料制備方法條件苛刻，成本高的問題，提供一種低成本，高重復性，適用 于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的新方法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種在硅片上復合ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)的半導體材料，包括襯底，其特點在于該襯底采用硅片，該襯底表面生長有ZnO晶體；所述的ZnO晶體沿垂直于硅 襯底方向生長。
上述的ZnO晶體為六角纖鋅礦尖錐型結(jié)構(gòu)，長度為5 l(V/m，底端直徑為 3 6//m，尖端為100 150nm。
制備上述半導體材料的方法包括以下具體步驟
a、 配置反應溶液將醋酸鋅(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水， 調(diào)節(jié)溶液的pH值范圍在7. 2 8。
b、 在硅片上生長ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)先將清洗干凈的硅片放入高壓釜中， 再將上述的溶液倒入高壓釜，將高壓釜密封好后放入鼓風干燥箱，在50 70 'C溫度下保持反應5 7小時，自然降溫后即可制得所需材料。
所述反應是在密封的高壓釜中進行的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有成本低，生長溫度低，重復性高等優(yōu)點， 且生成的ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)具有納米級的尖端，底部是六角狀結(jié)構(gòu)，其獨特的 構(gòu)造，使得它可用于高效的場發(fā)射材料，且可用于制作各種精密儀器的探頭。 且本發(fā)明采用硅片作為襯底，將ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)生長在硅襯底上，可結(jié)合目 前成熟的半導體硅集成電路工藝，適合于集成納米光電子器件的發(fā)展。


圖1是錐狀納米結(jié)構(gòu)的X射線衍射圖
圖2是大量錐狀納米結(jié)構(gòu)的SEM圖
圖3是錐狀納米結(jié)構(gòu)的放大倍數(shù)的SEM圖具體實施方式
實施例1
a、配置反應溶液將醋酸鋅(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值在7.5。
b、在硅片上生長ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)先將清洗干凈的硅(100)片放入高 壓釜中，再將上述的溶液倒入高壓釜，將高壓釜密封好后放入鼓風干燥箱， 在6(TC溫度下保持反應6小時，自然降溫后即可制得所需材料。 實施例2
a、 配置反應溶液將醋酸鋅(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水， 調(diào)節(jié)溶液的pH值在8。
b、 在硅片上生長ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)先將清洗干凈的硅(111)片放入高 壓釜中，再將上述的溶液倒入高壓釜，將高壓釜密封好后放入鼓風干燥箱， 在65。C溫度下保持反應5. 5小時，自然降溫后即可制得所需材料。
權(quán)利要求
1、一種在硅片上復合ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)的半導體材料，包括襯底，其特征在于該襯底采用硅片，其表面生長有ZnO晶體；所述的ZnO晶體沿垂直于硅襯底方向生長。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體材料，其特征在于上述的Zn0晶體為六 角纖鋅礦尖錐型結(jié)構(gòu)，長度為5-10/to，底端直徑為3 6/4n,尖端為100 150nm。
3、 一種權(quán)利要求1所述半導體材料的制備方法，其特征在于該方法包括 以下具體步驟-a、 配置反應溶液將醋酸鋅(Zn(CH3C00)2)粉末溶于水中，再加入氨水， 調(diào)節(jié)溶液的pH值在7.2 8;b、 在硅片上生長ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu):先將清洗干凈的硅片放入高壓釜中， 再將上述的溶液倒入高壓釜，將高壓釜密封好后放入鼓風干燥箱，在50 70 "溫度下保持反應5 7小時，自然降溫后，即制得在硅片上復合ZnO錐狀納 米結(jié)構(gòu)的半導體材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于反應是在密封的高壓釜 中進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在硅片上復合ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)的半導體材料及其制備方法，其材料包括襯底，該襯底采用硅片，襯底表面生長有ZnO晶體；所述的ZnO晶體沿垂直于硅襯底方向生長并呈六角纖鋅礦尖錐型結(jié)構(gòu)，長度為5～10μm，底端直徑為3～6μm，尖端為100～150nm；制備方法采用醋酸鋅水溶液加入氨水置于高壓釜中反應，得到ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有成本低，生長溫度低，重復性高等優(yōu)點，且生成的ZnO錐狀納米結(jié)構(gòu)具有納米級的尖端，底部是六角狀結(jié)構(gòu)，其獨特的構(gòu)造，使得它可用于高效的場發(fā)射材料，且可用于制作各種精密儀器的探頭；也可結(jié)合目前成熟的半導體硅集成電路工藝，適合于集成納米光電子器件的發(fā)展。
文檔編號B82B3/00GK101580405SQ20091005261
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者朱自強, 李立珺, 陽 汪, 可 郁 申請人:華東師范大學