基于Cu衬底上超长ZnO纳米梳和纳米带的制备及生长机理研究.docVIP

 基于 Cu 衬底上超长 ZnO 纳米梳和纳米带的 制备及生长机理研究# 许玉娥1，杜甲印2* 5 10 15 20 25 30 35 40 （1. 上海建桥学院电子系，上海 201319； 2. 中兴通讯上海研发中心，上海 201203） 摘要：利用简单的热蒸发法首次在 Cu 衬底上合成了超长的 ZnO 纳米梳和纳米带，并采用扫 描电子电镜和 X 射线衍射仪对其形貌和结构进行了表征。SEM 测试结果表明所生长的纳米梳 和纳米带的长度大约有几百微米，纳米带甚至达到了毫米级。带状 ZnO 纳米结构的 XRD 图谱 表明绝大多数的衍射峰都与纤锌矿结构 ZnO 相匹配，并发现了少量的 Cu 的存在，结合纳米 带和纳米梳的 SEM 图谱分析得出纳米带是由纳米梳联合生长而来的结论。 关键词：半导体材料；超长 ZnO 纳米结构；纳米带；纳米梳；生长机理 中图分类号：TN304.2 Synthesis and growth mechanism of ultralong ZnO nanocombs and nanobelts on Cu substrate Xu Yue1, Du Jiayin2 (1. Department of Electronic Engineering, Shanghai Jianqiao College, ShangHai 201319; 2. ShangHai RD Center of ZTE company, ShangHai 201203) Abstract: We successfully synthesized ultralong ZnO nanocombs and nanobelts structures for the first time on copper substrate which are distinct from the reported ones. The novel structure and morphology of the as-synthesized ZnO nanocombs and nanobelts are characterized using X-ray diffraction and scanning electron microscopies，and we explained the growth mechanism for ZnO nanobelts. Keywords: Ultralong; ZnO nanostructure; Nanocombs; Nanobelts; Growth mechanism 0 引言 ZnO 是一种宽禁带半导体，并且具有较大的激子束缚能。目前已有大量文献报道了不 同形貌的 ZnO 纳米结构,如纳米带，纳米环，纳米弓，纳米螺旋结构、纳米桥、纳米花，纳 米塔等己经成为当今的研究热点[1,2,3,4,5,6,7]。各种已经报道的 ZnO 纳米结构在纳米电子器件 和光电子器件领域表现出极大的应用潜力。尽管如此，目前制备的这些 ZnO 纳米结构长度 一般都在纳米和微米级别的，难以对样品进行分离测试，这给研究单个 ZnO 纳米结构带来 极大困难。另外，在应用纳米结构上通常要利用微操作手段，诸如原子力显微镜（AFM） 等[8]，操作复杂且受到微电子工艺发展水平的限制，因此准一维纳米尺寸的纳米结构目前难 以在工程上得到广泛的应用。因此合成纳米结构宏观体，制备出长度达到厘米、甚至分米量 级的纳米结构，成为半导体纳米结构制备研究领域的热点之一。 超长碳纳米管宏观体的成功制备使得用常规实验方法对其进行测试成为可能，这对碳纳 米管的基本性质研究和实际应用都有重要意义[9]。受到超长碳纳米管宏观体成功制备的启发 以及合成的该宏观体所带来的巨大社会影响，人们通过传统试验方法制备出 ZnO 纳米材料 宏观体，如超长 ZnO 纳米杆, 超长 ZnO 纳米树枝, 超长 ZnO 纳米羽毛，超长 ZnO 纳米簪子， 超长 ZnO 纳米线等，并研究了其在传感器，肖特基二极管，紫外激光器等方面的应用 基金项目：上海市优秀青年教师科研专项基金(项目编号：sjq09014) 作者简介：许玉娥，（1982-），女，助教，半导体材料与器件。E-mail: xuyue8.27@163.com -1-  [10,11,12,13,14] 然而这些超长的 ZnO 纳米结构往往长在石英舟上，进行 SEM 和电子场发射测试时需将 其单根剥离开，粘到衬底上，对超长 ZnO 纳米结构应用研究造成了影响。所以在衬底上制 45 50 55 60 65 70 备超长 ZnO 纳米结构成了当今制备技术的一大难题。 在本文中，我们利用热蒸发的方法首次在 Cu 衬底上合成了超长