氧化锌纳米棒及纳米管阵列薄膜的制备.pdf

中国陶瓷工业 C 2011年4月第18卷第2期 文章编号： （ ） 1006-2874 2011 02-0013-03 氧化锌纳米棒及纳米管阵列薄膜的制备 程磊 江常龙 （景德镇陶瓷学院科研处，江西景德镇333403） 摘 要采用水溶液法在ITO 玻璃上电沉积了高度取向的ZnO 纳米棒阵列，并通过碱液化学浸蚀法获得了ZnO。分别纳米管 探讨温度及沉积时间对ZnO 纳米棒阵列薄膜沉积的影响，和温度及浸蚀时间对浸蚀ZnO 纳米管阵列薄膜的影响，采用 SEM 测试方法分析了ZnO 纳米管阵列薄膜的最终形态。 关键词ZnO；纳米棒；纳米管；水溶液法；浸蚀 中图分类号：TQ174.75 文献标识码：A 0 前 言 本实验采用一种简单的电化学沉积法, 通过调节电化学 参数简单地控制膜厚和形貌, 在三电极化学池中, 以硝酸锌和 六次甲基四胺的混合水溶液作为电沉积液, 制备高质量的半 纳米科学技术在纳米尺度内通过对物质反应、传输和转 导体ZnO 纳米棒阵列薄膜。再以KOH 对其浸蚀获得纳米管 变的控制来创造新材料、开发器件及充分利用它们的特殊性 阵列薄膜。实验所用原料有: Zn （NO ）（0.05mol/L）, 六次甲基 能，并且探索在纳米尺度内物质运动的新现象和新规律。它带 3 2 四胺（0.1mol/L）, KOH 溶液（0.1mol/L）。采用扫描电子显微镜 来了特殊而又令人着迷的性质和优于体相材料的用途，故引 起了人们极大的兴趣。近年来一维纳米材料之所以蓬勃发展， (Scanning electron microscope，SEM)对样品测试。 主要是由于一维纳米材料具有以下特点：①高的比表面积；② 结构均一；③缺陷少。一维纳米材料良好的几何特性被认为是 2 结果与讨论 定向电子传播的理想材料。这时由于作为电子传播材料电子 在纳米管中运动受到限制，表现出典型的量子限域效应。 2.1 温度对ZnO 纳米棒阵列薄膜沉积的影响 在纳米材料中，氧化锌(ZnO)是一种独特的材料,具有半 本实验选取室温、60℃、90℃、100℃在水浴条件下进行实 导体、压电、光电、焦热电、透明导电、气敏、压敏等多重特性。 验。实验结果显示，在相同的时间内，薄膜在室温、60℃两个温 随着宽带隙半导体物理的发展和纳米科学技术带来的材料性 度时生长得较慢，100℃时纳米棒阵列生长过快，分布不均匀、 能的奇特变化, 一维ZnO 纳米材料的制备及其相关技术研究 排列不够紧密，因此，纳米棒形貌不易控制。而在80℃左右时 已成为ZnO 研究中一个新的方向。研究表明，ZnO 纳米棒、 纳米棒阵列的生长速率适中，膜厚度均一，分布均匀。故选取 ZnO 纳米管等较零维纳米材料显示出了较高的熔点和热稳定 80℃为最佳沉积温度。 性，低的电子诱生缺陷及良好的机电耦合性能等特点。一维 2.2 沉积时间对ZnO 纳米棒阵列薄膜沉积的影响 ZnO 纳米材料在太阳能电池中如果用于做工作电极，有利于 为了研究反应时间对ZnO 纳米棒阵列形貌的影响，我们 电子的传输，减少了电子与界面的复合，提高了总效率。结构 保持Zn(NO) ·6H O 和HMT 的浓度均为1 ∶2 ，分别观察反应 3 2 的有序导致了电子的传输有序、整体构型的有序，因此可以实 时间为2.5h、5h、7.5h 时ZnO 纳米棒阵