在氧化锌薄膜上绘制亚微米级紫外发光图案的方法技术

本发明专利技术公开的在氧化锌薄膜上绘制亚微米级紫外发光图案的方法，其步骤如下：将醋酸锌、柠檬酸钠和醇胺溶解于去离子水溶液中，调节ｐＨ值到１０－１１，然后将干净的衬底浸入到该溶液中去，于６０℃～９０℃温度下超声振荡，在衬底上沉积得到氧化锌薄膜；清洗氧化锌薄膜，去除表面反应残余物，在低于４００℃的空气气氛中烘干；将氧化锌薄膜置于扫描电镜中，用聚焦电子束在氧化锌薄膜上根据所需图案进行照射。该方法简单廉价，操作方便，易于大规模制备。所得发光图案精度高，能在空气中长期保持不变。本发明专利技术可应用于高分辨率的场发射显示和高密度信息存储等领域。另外，由于发光图案不能直观地从形貌上识别，该方法可用来记录秘密文字信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绘制发光文字图案的方法，尤其是。
技术介绍
氧化锌(ZnO)是一种非常重要的II-VI族具有直接的宽带隙半导体材料，被广泛应用于电子、光电子学等领域。由于氧化锌在室温下具有很宽的带隙(3.3eV)和很高的激子束缚能(60eV)，氧化锌在室温下具有很高的紫外发光效率，特别适用于制备紫外发光二极管和紫外激光器等发光器件。另外，由于氧化锌在可见波段的发光覆盖500-700nm，并且可调，氧化锌还被广泛应用于荧光技术和高分辨场发射显示技术等领域。在纳米
，在微观尺度上对材料的性能进行局部精确控制和调节是一个重大挑战，已成为一大研究热点。如果我们能够实现这一点，就可以很容易地在同一材料上制备出各种具有特定功能的器件来。这就需要制备的材料本省具有独特的光学或电学性能。纳米
中的一大梦想就是要在纳米尺度上能够快捷地书写绘制文字和图案，从而使得将上千万字的辞典记录在手掌大小的材料上成为可能。氧化锌，作为一种具有优越发光性能的发光材料，如果我们能够找到某种方法能够精确控制其局部的发光性能，那么就有可能在氧化锌上高精度绘制发光图案，从而可应用于高密度信息存储和高分辨显示等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低廉快捷，简单易行，易于大规模。本专利技术的在氧化锌薄膜上直接绘制亚微米级紫外发光图案的方法，采用的是电子束直接照射的方法，包括以下步骤1)将醋酸锌、柠檬酸钠和醇胺溶解于去离子水溶液中，调节pH值到10-11，然后将干净的衬底浸入到该溶液中去，于60℃～90℃温度下超声振荡，反应1-4小时在衬底上沉积得到氧化锌薄膜；2)用去离子水和乙醇反复清洗氧化锌薄膜，去除表面反应残余物，在低于400℃下烘干；3)将氧化锌薄膜置于扫描电镜中，用聚焦电子束在氧化锌薄膜上根据所需图案进行照射来绘制发光图案，电子束的能量为1keV～30keV，束流为10pA～50nA，束斑直径为10nm～100nm，放大倍数为50-100000倍。上述的醇胺可以是三乙醇胺或二乙醇胺。所说的衬底是硅片或玻璃。本专利技术中所用的醋酸锌、柠檬酸钠和醇胺均为市售商品。醋酸锌、柠檬酸钠和醇胺的摩尔用量比一般为1～50∶1∶1～20。本专利技术绘制在氧化锌薄膜的发光图案，可采用集成在扫描电镜中的高分辨阴极射线荧光系统在扫描模式下作读取和记录。本专利技术方法通过改变扫描电镜的放大倍数，可以改变发光文字图案的尺寸和精度。在5000倍下，所绘制的发光图案的线宽可以达到400nm。所绘制的发光图案能在空气中长时间保持不变，经数月后仍无退化。本专利技术方法采用湿法化学法在低温条件下制备氧化锌薄膜，简单廉价，易于大规模制备。用聚焦电子束进行发光图案绘制，易于操作，电子束照射会显著增强该氧化锌薄膜的紫外发光，并使其与缺陷发光相关的可见发光消失。因此，经照射后的区域的紫外发光要大大强于未照射区域的紫外发光，从而得到亚微米级的紫外发光图案。与常规的制备图案的方法相比，本专利技术方法不要模板和其他预处理，通过电子束直接照射就能在氧化锌上形成发光图案，因此非常简单快捷。由于发光图案精度高，该方法可应用于高分辨率的场发射显示和高密度信息存储等领域。另外，由于发光图案不能直观地从形貌上识别，该方法可用来记录秘密文字信息。附图说明图1是用湿法化学法制备的氧化锌薄膜的扫描电镜照片；图2是在电子束照射下氧化锌的阴极射线荧光光谱随照射时间的演化；右上角的插图是氧化锌的紫外发光和可见波段发光的归一化峰值随电子束照射时间的变化；图3(a)和(b)分别是在绘制有紫外发光图案的氧化锌薄膜的扫描电镜(SEM)照片和阴极射线荧光(CL)照片。具体实施例方式实施例1将10ml浓度为0.1M的醋酸锌，2ml浓度为0.1M的柠檬酸钠和10ml浓度为0.1M的二乙醇胺溶于100ml去离子水中，用氨水将溶液的pH值调至10.5，溶液温度控制在70℃，将干净的硅片浸入到溶液中，然后在超声波振荡器中超声振荡，反应2小时后，将硅片从溶液中取出，在硅片衬底上沉积得到氧化锌薄膜。将得到的氧化锌薄膜用去离子水和乙醇漂洗，以去除表面的反应残余物，然后在200℃空气气氛中保持2小时，干燥。在场发射扫描电镜(Hitachi S4300E/N)中对氧化锌薄膜进行观察和发光图案绘制，电子束能量为10keV，束流为20pA，束斑直径约为20nm，放大倍数为5000倍。根据所需图案在氧化锌薄膜上照射，照射后的区域氧化锌发光大大增强，得到紫外发光图案。用集成在扫描电镜中的高分辨阴极射线荧光系统进行原位观察并记录发光图案。图1是氧化锌薄膜的场发射扫描电镜照片，从图中可以看出薄膜为多晶结构，晶粒小于500nm。图2是在电子束照射下氧化锌的阴极射线荧光光谱随照射时间的演化，右上角的插图是氧化锌的紫外发光和可见波段发光的归一化峰值随电子束照射时间的变化。从图中可以看出在电子束的照射下，在60秒内氧化锌的紫外发光强度显著增强。图3(a)和(b)分别是书写有紫外发光文字图案(ZJU)的氧化锌薄膜的扫描电镜(SEM)照片和在385纳米下的单色阴极射线荧光(CL)照片。根据明暗衬度的不同，从CL照片(图3(b))中可以清楚的看出明亮的文字图案，但是从SEM照片(图3(a))所显示的形貌上却不能识别出发光图案来。在5000倍下，图案的线宽可以达到400nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
在氧化锌薄膜上绘制亚微米级紫外发光图案的方法，包括以下步骤：１）将醋酸锌、柠檬酸钠和醇胺溶解于去离子水溶液中，调节ｐＨ值到９－１１，然后将干净的衬底浸入到该溶液中去，于６０℃～９０℃温度下超声振荡，反应１－４小时在衬底上沉积得到氧化 锌薄膜；２）用去离子水和乙醇反复清洗氧化锌薄膜，去除表面反应残余物，在低于４００℃下烘干；３）将氧化锌薄膜置于扫描电镜中，用聚焦电子束在氧化锌薄膜上根据所需图案进行照射来绘制发光图案，电子束的能量为１ｋｅＶ～３０ｋｅＶ，束流 为１０ｐＡ～５０ｎＡ，束斑直径为１０ｎｍ～１００ｎｍ，放大倍数为５０－１０００００倍。

【技术特征摘要】
1.在氧化锌薄膜上绘制亚微米级紫外发光图案的方法，包括以下步骤1)将醋酸锌、柠檬酸钠和醇胺溶解于去离子水溶液中，调节pH值到9-11，然后将干净的衬底浸入到该溶液中去，于60℃～90℃温度下超声振荡，反应1-4小时在衬底上沉积得到氧化锌薄膜；2)用去离子水和乙醇反复清洗氧化锌薄膜，去除表面反应残余物，在低于400℃下烘干；3)将氧化锌薄膜置于扫描电镜中，用聚焦电子束在氧化锌薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德仁，谢荣国，李东升，蒋民华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]