專利名稱：一種ZnO:Zn薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備ZnO:Zn薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
ZnO作為一種寬禁帶半導(dǎo)體，在氣敏、壓敏、紫外探測、光催化凈化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)越的發(fā)光特性使其作為一種發(fā)光材料受到越來越廣泛的關(guān)注，薄膜的制備和性能研究是目前研究的熱點(diǎn)。ZnO:Zn薄膜的制備方法主要有化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、分子束外延、激光脈沖沉積、電子束蒸發(fā)等，這些方法雖然能夠獲得性能優(yōu)良的薄膜，但是需要昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的真空系統(tǒng)，因而制備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題提供一種ZnO:Zn薄膜制備方法，該方法能夠克服現(xiàn)有方法需要昂貴設(shè)備和真空系統(tǒng)的不足，從而簡單快速獲得與襯底緊密結(jié)合的ZnO:Zn薄膜。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種ZnO:Zn薄膜的制備方法，其特點(diǎn)在于將ZnO粉末裝在氧化鋁或石英舟內(nèi)，置于管式爐中煅燒，管式爐內(nèi)填充N2和H2混合的還原性氣體，管內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)在700～800℃之間；在管式爐的排氣端保溫區(qū)邊緣，放置能夠夾持基片的裝置，當(dāng)爐內(nèi)的ZnO蒸發(fā)后沉積在夾具上的較冷的基片上，關(guān)閉管式爐，冷卻后即可以獲得在紫外線照射下發(fā)射明亮可見光的ZnO:Zn薄膜。
所述的夾持基片的裝置能夠從外界流通氣體或水，從而能夠調(diào)節(jié)基片的溫度，而調(diào)控獲得的薄膜的性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于不需要昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的真空系統(tǒng)，利用簡單的裝置就能獲得發(fā)光亮度高、與基底結(jié)合緊密的ZnO:Zn薄膜。


圖1所示為本發(fā)明制備ZnO:Zn薄膜的裝置圖；圖2是圖1中夾具的示意圖；圖3是ZnO:Zn薄膜的激發(fā)-發(fā)射光譜；圖4是ZnO:Zn薄膜的SEM圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，制備ZnO:Zn薄膜的裝置圖由爐管1、加熱爐絲2、氧化鋁或石英舟3、基片夾具4、N2+H2混合氣體入口5、混合氣體排氣口6、夾具的冷卻流體入口7和流體出口8組成。
如圖2所示，為基片夾具4的示意圖，A是夾具最靠近爐膛保溫區(qū)的一端，由三個(gè)小鉤固定基片，基片豎直放置；B是冷卻流體進(jìn)出管靠近A端的部分，為了增加與基片的接觸面積，B處冷卻管被壓成平面狀，此處基片水平放置。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明實(shí)施例1將ZnO粉末裝入石英舟內(nèi)，然后裝入管式爐的爐管1內(nèi)，將薄膜基片置于基片夾具4的A處，然后將夾具4置于爐管保溫區(qū)邊緣。將爐管密閉后通入N2，待爐管內(nèi)空氣排凈后充入H2，使管內(nèi)保持弱還原氣氛即可。將管式爐加熱到700℃，ZnO蒸發(fā)，從夾具4的進(jìn)氣口通入室溫的N2，夾具4上的基片低于爐內(nèi)蒸汽的溫度，這樣ZnO蒸汽就會在基片表面沉積，保溫1小時(shí)后關(guān)閉管式爐電源，繼續(xù)通入N2+H2混合氣體，待爐內(nèi)溫度低于200℃時(shí)，將夾具取出，即可獲得與基底結(jié)合緊密的ZnO:Zn薄膜。獲得的薄膜在紫外線照射下發(fā)射明亮的綠色光，其發(fā)射光譜如圖3所示。
實(shí)施例2如圖1所示，ZnO粉末裝入氧化鋁舟內(nèi)，置于管式爐內(nèi)，將管式爐加熱到750℃，爐內(nèi)充N2+H2混合氣體，將薄膜基片置于夾具的B處，然后將夾具置于保溫區(qū)邊緣，從夾具的進(jìn)氣口通入室溫的Ar氣，保溫2小時(shí)后關(guān)閉管式爐電源，繼續(xù)通入N2+H2混合氣體，待爐內(nèi)溫度低于400℃時(shí)，將夾具取出，即可獲得與基底結(jié)合緊密的ZnO:Zn薄膜。獲得的薄膜在紫外線照射下發(fā)射明亮的綠色光，為ZnO單相，SEM圖片如圖4所示。
實(shí)施例3如圖1所示，ZnO粉末置于管式爐內(nèi)，將管式爐加熱到800℃，爐內(nèi)充N2+H2混合氣體，將薄膜基片置于夾具的B處，然后將夾具置于保溫區(qū)邊緣，從夾具的進(jìn)氣口通入室溫的Ar氣，保溫2小時(shí)后關(guān)閉管式爐電源，繼續(xù)通入N2+H2混合氣體，待爐內(nèi)溫度低于300℃時(shí)，將夾具取出，即可獲得與基底結(jié)合緊密的ZnO:Zn薄膜。獲得的薄膜在紫外線照射下發(fā)射明亮的綠色光，為ZnO單相。
權(quán)利要求
1.一種ZnO:Zn薄膜的制備方法，其特征在于將ZnO粉末裝在氧化鋁或石英舟內(nèi)，置于管式爐中煅燒，管式爐內(nèi)填充N2和H2混合的還原性氣體，管內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)在700～800℃之間；在管式爐的排氣端保溫區(qū)邊緣，放置能夠夾持基片的裝置，當(dāng)爐內(nèi)的ZnO蒸發(fā)后沉積在夾具上的較冷的基片上，關(guān)閉管式爐，冷卻后即可以獲得在紫外線照射下發(fā)射明亮綠色光的ZnO:Zn薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnO:Zn薄膜的制備方法，其特征在于所述的夾持基片的裝置，能夠從外界流通氣體或水，從而能夠調(diào)節(jié)基片的溫度，而調(diào)控獲得的薄膜的性能。
全文摘要
一種ZnO:Zn薄膜的制備方法，將ZnO粉末裝在氧化鋁或石英舟內(nèi)，置于管式爐中煅燒，管式爐內(nèi)填充N
文檔編號C23C14/26GK1888128SQ20061008898
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者張俊英, 叢亮, 史強(qiáng), 王天民 申請人:北京航空航天大學(xué)