一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法技术

本发明专利技术公开了一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法，采用石英作为衬底，采用磁控溅射法或溶胶‑凝胶法制备ZnO晶种；靶材为ZnO靶；采用水热法生长ZnO纳米阵列；生长溶液包括原溶液与催化剂，其中以0.04‑0.08mol/L锌盐和过渡金属盐的水溶液为源溶液，以六次甲基四胺为催化剂，取50mL生长溶液加入到密封反应釜中，然后将制好ZnO晶种的石英衬底垂直地悬浮于装有生长溶液的密封反应釜中，再将反应釜并置于烘箱中；3‑5小时后生长结束取出反应釜；自然冷却至室温、冲洗、吹干即得。本发明专利技术沉积速率稳定、膜厚易控制且重复性好，与衬底的附着强度较高，具有高透过率、良好的电学特性，价格低廉，操作安全，用于气敏材料、传感器、光探测器等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学材料
，具体是一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法。
技术介绍
氧化锌(ZnO)是一种II-VI族宽禁带氧化物半导体材料，其带宽约为3.37eV，呈现良好的n型半导体性能，具有很好的光电性质。ZnO具有制备成本低、生长温度低的特点，有利于降低设备成本，抑制固相外扩散，提高薄膜质量，也易于实现掺杂。同时，ZnO薄膜的原料丰富、无毒、对环境没有污染，是一种环保型材料，在光电、压电、热电、铁电和铁磁等各个领域都具有优异的性能，已广泛地应用于表面声波器件、太阳能电池、气敏、压敏以及光电器件上。由于原材料资源丰富、价格便宜，对环境无毒害，故近年来成为继GdN之后国际上又一研究热点。ZnO纳米棒阵列的制备方法主要有化学气相法、电化学沉积法和水热法等。其中化学气相法和电化学沉积法能耗高，反应设备昂贵，反应条件苛刻，操作复杂。水热法因其所需设备简单，反应温度低，操作方便，适合大规模生产而备受人们采用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高透过率、良好的电学特性、操作安全、重复性好的水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用石英作为衬底，先将石英衬底用曲拉通水溶液、丙酮、无水乙醇、去离子水分别在超声条件下进行清洗；2)采用磁控溅射法或溶胶‑凝胶法制备ZnO晶种；其中，磁控溅射法的靶材为ZnO靶；磁控溅射条件为：背景真空度为4‑6×10‑4Pa、工作气压为0.3‑0.6Pa、射频溅射功率为150W、溅射时间为18‑22min；用真空管式炉对晶种进行热处理，在N2气氛中进行，温度为380‑420℃，时间为18‑22min；溶胶‑凝胶法中溶胶是按1∶1的摩尔比将硝酸锌、柠檬酸分别加入去离子水完全溶解；再将溶解后的硝酸锌、柠檬酸两种溶液放入同...

【技术特征摘要】
1.一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用石英作为衬底，先将石英衬底用曲拉通水溶液、丙酮、无水乙醇、去离子水分别在超声条件下进行清洗；2)采用磁控溅射法或溶胶-凝胶法制备ZnO晶种；其中，磁控溅射法的靶材为ZnO靶；磁控溅射条件为：背景真空度为4-6×10-4Pa、工作气压为0.3-0.6Pa、射频溅射功率为150W、溅射时间为18-22min；用真空管式炉对晶种进行热处理，在N2气氛中进行，温度为380-420℃，时间为18-22min；溶胶-凝胶法中溶胶是按1∶1的摩尔比将硝酸锌、柠檬酸分别加入去离子水完全溶解；再将溶解后的硝酸锌、柠檬酸两种溶液放入同一容器中充分搅拌2h；将溶胶在80℃条件下进行干燥，当溶胶形成干凝胶后升温到130℃膨化2h；3)采用水热法生长ZnO纳米阵列；生长溶液包括原溶液与催化剂，其中以0.04-0.08mol/L锌盐和过渡金属盐的水溶液为源溶液，以六次甲基四胺为催化剂，且锌盐、过渡金属盐、六次甲基四胺的摩尔比分别为1-8∶1-10∶5-12；取50mL生长溶液加入到密封反应釜中，然后将制好ZnO晶种的石英衬底垂直地悬浮于装有生长溶液的密封反应釜中，再将反应釜并置于90-95℃的烘箱中；3-5小时后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张富春，谭杰，马玉泉，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61