一种氧化镍纳米线和氧化锌构成的P-N异质结及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化镍纳米线和氧化锌构成的P‑N异质结及其制备方法，属于半导体技术领域。本发明专利技术提供的镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P‑N异质结的制备方法，通过将镍纳米线分散于绝缘衬底，旋涂光刻胶后光刻并溅射金属电极，然后生长金属薄膜，制备的得到PN结，通过简单反应步骤和温和实验条件，能快速大量的制备导电性良好的PN结，具有广阔的应用场景和实际应用价值。

A P-N heterojunction composed of nickel oxide nanowires and zinc oxide and its preparation method

The invention provides a P_N heterojunction composed of nickel oxide nanowires and zinc oxide and a preparation method thereof, which belongs to the field of semiconductor technology. The preparation method of P_N heterojunction consisting of nickel/nickel oxide core-shell nanowires and zinc oxide thin films provided by the invention can rapidly and massively prepare PN junctions with good conductivity by dispersing nickel nanowires on insulating substrates, photolithography after spin-coating photoresist and sputtering metal electrodes, and then growing metal thin films to obtain PN junctions through simple reaction steps and mild experimental conditions. It has broad application scenarios and practical application value.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镍纳米线和氧化锌构成的P-N异质结及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种氧化镍纳米线和氧化锌构成的P-N异质结及其制备方法。
技术介绍
采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结(英语：PNjunction)。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。半导体的异质结是一种特殊的PN结，由两层以上不同的半导体材料薄膜依次沉积在同一基座上形成，这些材料具有不同的能带隙，它们可以是砷化镓之类的化合物，也可以是硅-锗之类的半导体合金。由于氧化镍内部结构纠缠导致载流子无法流动，导致氧化镍为绝缘体，不导电。需要对其进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，通过该制备方法，能制备出导电效果较好的P-N异质结。本专利技术的第二目的在于提供一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结，该异质结导电性质较好，性能优异。为了实现本专利技术的上述目的，采用以下技术方案：一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，包括以下步骤：将镍纳米线溶解于乙醇溶液并超声分散，得到镍纳米线醇溶液；将镍纳米线醇溶液滴于在绝缘衬底，并通过磁场排列处理镍纳米线，得到纳米线衬底样品；将光刻胶旋涂于纳米线衬底样品并烘干，光刻使镍纳米线两端漏出，并溅射金属电极覆盖，得到电极纳米线样品；将电极纳米线样品进行退火氧化得到Ni/NiO2核壳纳米线样品；旋涂光刻胶于Ni/NiO2核壳纳米线样品并烘干，通过镍纳米线中部光刻电极图案并显影，得到光刻电极样品；在光刻电极样品的电极图案区域激光脉冲沉积生长氧化锌薄膜，并在氧化锌薄膜上配置铟金属，得到氧化镍和氧化锌薄膜构成的P-N异质结。一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结，包括：衬底；配置于衬底上的镍基纳米线，镍纳米线的中部为Ni/NO核壳纳米线，两端为镍纳米线；设置在衬底且分别覆盖镍纳米线的Pt电极；设置在衬底上且覆盖Ni/NO核壳纳米线的氧化锌薄膜；配置在氧化锌薄膜上的铟膜。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，通过将镍纳米线分散于绝缘衬底，旋涂光刻胶后光刻并溅射金属电极，然后生长金属薄膜，制备的得到PN结，通过简单反应步骤和温和实验条件，能快速大量的制备导电性良好的PN结，具有广阔的应用场景和实际应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1-3提供P-N异质结制备过程简图；图2为本专利技术实验例1提供的P-N异质结的整流结果图；图3为本专利技术实验例1提供的P-N异质结的整流结果图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面对本专利技术实施例的一种氧化镍纳米线和氧化锌构成的P-N异质结及其制备方法进行具体说明。一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，包括以下步骤：将镍纳米线溶解于乙醇溶液并超声分散，得到镍纳米线醇溶液；将镍纳米线醇溶液滴于在绝缘衬底，并通过磁场排列处理镍纳米线，得到纳米线衬底样品；将光刻胶旋涂于纳米线衬底样品并烘干，光刻使镍纳米线两端漏出，并溅射金属电极覆盖，得到电极纳米线样品；将电极纳米线样品进行退火氧化得到Ni/NiO2核壳纳米线样品；旋涂光刻胶于Ni/NiO2核壳纳米线样品并烘干，通过镍纳米线中部光刻电极图案并显影，得到光刻电极样品；在光刻电极样品的电极图案区域激光脉冲沉积生长氧化锌薄膜，并在氧化锌薄膜上配置铟金属，得到氧化镍和氧化锌薄膜构成的P-N异质结。在实验中选用氧化锌薄膜，在其他优选实施例中可以选用其他类型的N型半导体薄膜，本专利技术中优选氧化锌薄膜作为N型半导体。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，还包括镍纳米线制备，包括以下步骤：将含镍溶液与乙二醇混合溶解得到第一溶液；将氢氧化钠与乙二醇混合溶解得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液超声处理并搅拌溶解混合后，得到混合溶液；将混合溶液置于磁场中并加热至80-110℃反应并保温16-26min，离心、洗涤并干燥反应产物得到镍纳米线。含镍溶液是可以是氯化镍、硫酸镍等化合物溶解于水得到，也可以是氯化镍或硫酸镍晶体溶解于水得到；还可以是氯化镍或硫酸镍的水合物溶解于水得到；即含镍离子并能最后溶解成含镍溶液即可。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，磁场的强度为0.3-0.6T。由于镍元素是VIII族元素，利用磁场能磁化镍，并使得镍离子能规则的排列并反应得到均匀的镍纳米线。利用磁场排列处理，通过镍纳米线之间的相互作用，能避免镍纳米线之间相互交叉或者团聚；能形成单根的镍纳米线。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，离心的转速为4800-5300rpm，时间为150-220s。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，洗涤选用蒸馏水和乙醇交替洗涤3-5次，并55-68℃干燥110-135min。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，绝缘衬底为Si/SiO2衬底。当然本专利技术中的衬底还可以是其他种类的绝缘衬底，本专利技术中优选为Si/SiO2衬底。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，退火氧化的温度为382-411℃，时间为114-126min；退火氧化的升温和降温速率为8-11℃/min。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，沉积生长氧化锌薄膜的压强为1×10-4到1×10-3Pa。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，激光脉冲沉积生长的激光能量为280-320mJ，频率为3Hz，生长时间为18-25min。一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结，包括：衬底；配置于衬底上的镍基纳米线，镍纳米线的中部为Ni/NO核壳纳米线，两端为镍纳米线；设置在衬底且分别覆盖镍纳米线的Pt电极；设置在衬底上且覆盖Ni/NO核壳纳米线的氧化锌薄膜；配置在氧化锌薄膜上的铟膜。制备得到的镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结可以运用到半导体中。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供镍/氧化镍核壳纳米线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P‑N异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍纳米线溶解于乙醇溶液并超声分散，得到镍纳米线醇溶液；将所述镍纳米线醇溶液滴于在绝缘衬底，并通过磁场排列处理所述镍纳米线，得到纳米线衬底样品；将光刻胶旋涂于所述纳米线衬底样品并烘干，光刻使所述镍纳米线两端漏出，并溅射金属电极覆盖，得到电极纳米线样品；将所述电极纳米线样品进行退火氧化得到Ni/NiO核壳纳米线样品；旋涂光刻胶于所述Ni/NiO核壳纳米线样品并烘干，通过所述镍纳米线中部光刻电极图案并显影，得到光刻电极样品；在所述光刻电极样品的电极图案区域激光脉冲沉积生长氧化锌薄膜，并在氧化锌薄膜上配置铟金属，得到氧化镍和氧化锌薄膜构成的P‑N异质结。

【技术特征摘要】
1.一种镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍纳米线溶解于乙醇溶液并超声分散，得到镍纳米线醇溶液；将所述镍纳米线醇溶液滴于在绝缘衬底，并通过磁场排列处理所述镍纳米线，得到纳米线衬底样品；将光刻胶旋涂于所述纳米线衬底样品并烘干，光刻使所述镍纳米线两端漏出，并溅射金属电极覆盖，得到电极纳米线样品；将所述电极纳米线样品进行退火氧化得到Ni/NiO核壳纳米线样品；旋涂光刻胶于所述Ni/NiO核壳纳米线样品并烘干，通过所述镍纳米线中部光刻电极图案并显影，得到光刻电极样品；在所述光刻电极样品的电极图案区域激光脉冲沉积生长氧化锌薄膜，并在氧化锌薄膜上配置铟金属，得到氧化镍和氧化锌薄膜构成的P-N异质结。2.根据权利要求1所述的镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，其特征在于，还包括镍纳米线制备，包括以下步骤：将含镍溶液与乙二醇混合溶解得到第一溶液；将氢氧化钠与乙二醇混合溶解得到第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液超声处理并搅拌溶解混合后，得到混合溶液；将所述混合溶液置于磁场中并加热至80-110℃反应并保温16-26min，离心、洗涤并干燥反应产物得到镍纳米线。3.根据权利要求2所述的镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，其特征在于，所述磁场的强度为0.3-0.6T。4.根据权利要求2所述的镍/氧化镍核壳纳米线和氧化锌薄膜构成的P-N异质结的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海中，李顺方，罗毅，董子斌，相文峰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41