本发明专利技术提供了一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备方法和装置，在质量浓度为5-8％的PVA水溶液溶解醋酸锌配制锌离子浓度为0.001-0.1mol/L的晶种溶液，在基底上涂覆所述晶种溶液后烘干处理，使基底涂覆物为PVA和醋酸锌，再热处理使基底涂覆物为氧化锌，配制浓度为0.012-0.1mol/L的镁盐标准水溶液并与硝酸锌、六亚甲基四胺一起加入去离子水，配制金属阳离子总浓度为0.01-0.04mol/L的生长溶液，将热处理的基底悬浮于生长溶液，在85-95℃恒温水浴条件下生长多于2h，获取纳米线阵列，从而实现了在低温下掺Mg的ZnO纳米阵列生长，所用的原料的成本低，生长工艺简单，可重复性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧化物半导体纳米阵列制备
，特别是涉及一种Mg掺杂的SiO 纳米线阵列的制备方法和装置。
技术介绍
ZnO是一种直接宽带隙半导体，其室温下带隙宽度为3. 37eV，激子束缚能约为 60meV，可以实现室温下的激子发射。纳米结构加0，特别是ZnO纳米线阵列，以其优异的 光电特性，可以被广泛应用于太阳能电池(Applied Physics Letters 96(2010)073115)、 传感器(Nanotechnology 21 Q010) 365502)、近紫外发光 二极管(Advanced Materials 22(2010)4749)、紫外光探测器(Applied Physics Letters 96(2010)053102)等。通过掺 杂金属离子如Cd和Mg等可以实现ZnO能带的调节，进而改变其发光特性，在短波长纳米发 光器件和纳米光电子器件领域具有应用前景和科研价值。制备Mg掺杂SiO纳米线阵列一般通过脉冲激光沉积，热蒸发，化学气相沉积(CVD) 等，这些方法设备昂贵，程序较为复杂，成本较高，限制了其应用。因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够创新地 提出一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备方法，以解决现有技术中存在的问题，有效降低 制备成本和制备的复杂度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备方法和 装置，用以实现制备Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的简单化和低成本化。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备方法，所 述方法包括配制质量浓度为5-8 %的PVA水溶液；在所配制的PVA水溶液中溶解醋酸锌配制锌离子浓度为0. 001-0. lmol/L的晶种 溶液；在基底上涂覆所配制的晶种溶液后进行烘干处理，以蒸发水分子，使基底的涂覆 物为PVA和醋酸锌；将涂覆物为PVA和醋酸锌的基底进行热处理，以分解PVA和醋酸锌，使基底的涂覆 物为氧化锌；配制浓度为0. 012-0. lmol/L的镁盐标准水溶液；将硝酸锌、六亚甲基四胺和所配制的镁盐标准溶液加入到去离子水中，配制金属 阳离子总浓度为0. 01-0. 04mol/L的晶体生长溶液；其中，六亚甲基四胺的量为金属阳离子 摩尔量的总和，镁离子浓度占金属离子总浓度的l_30at. % ；将热处理后的基底以生长面向下的方式悬浮于生长溶液中，在85-95°C恒温水浴 条件下生长多于2h，获取纳米线阵列。优选的，所述在基底上涂覆所配制的晶种溶液后进行烘干处理，以蒸发水分子，使 基底的涂覆物为PVA和醋酸锌，具体包括以下子步骤用浸渍-提拉的方式在干净的基底上涂覆晶种溶液；将涂覆有晶种溶液的基底在烘箱中120°C烘干；将涂覆和烘干的动作重复3-6次，以蒸发水分子，使基底的涂覆物为PVA和醋酸锌。优选的，所述分解PVA和醋酸锌，使基底的涂覆物为氧化锌通过将涂覆物为PVA和 醋酸锌的基底在550°C条件下热处理1. 5h完成。优选的，所述PVA的平均聚合度为1750 士 50。优选的，所述镁盐是指硝酸镁和醋酸镁。优选的，所述基底为生长基底，具体为单晶硅片或普通玻璃片。本专利技术一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备装置，其特征在于，所述装置包括第一处理模块，用于配制质量浓度为5-8%的PVA水溶液；第二处理模块，用于在所配制的PVA水溶液中溶解醋酸锌配制锌离子浓度为 0. 001-0. lmol/L的晶种溶液；第三处理模块，用于在基底上涂覆所配制的晶种溶液后进行烘干处理，以蒸发水 分子，使基底的涂覆物为PVA和醋酸锌；第四处理模块，用于将涂覆物为PVA和醋酸锌的基底进行热处理，以分解PVA和醋 酸锌，使基底的涂覆物为氧化锌；第五处理模块，用于配制浓度为0. 012-0. lmol/L的镁盐标准水溶液；第六处理模块，用于将硝酸锌、六亚甲基四胺和所配制的镁盐标准溶液加入到去 离子水中，配制金属阳离子总浓度为0.01-0. 04mol/L的晶体生长溶液；其中，六亚甲基四 胺的量为金属阳离子摩尔量的总和，镁离子浓度占金属离子总浓度的l_30at. % ；第七处理模块，用于将热处理后的基底以生长面向下的方式悬浮于生长溶液中， 在85-95°C恒温水浴条件下生长多于池，获取纳米线阵列。优选的，所述第三处理模块具体包括以下子模块第一处理子模块，用于采用浸渍-提拉的方式在干净的基底上涂覆晶种溶液；第二处理子模块，用于将涂覆有晶种溶液的基底在烘箱中120°C烘干；第三处理子模块，用于将涂覆和烘干的动作重复3-6次，以蒸发水分子，使基底的 涂覆物为PVA和醋酸锌。优选的，所述第四处理模块分解PVA和醋酸锌，使基底的涂覆物为氧化锌通过将 涂覆物为PVA和醋酸锌的基底在550°C条件下热处理1. 5h完成。优选的，所述PVA的平均聚合度为1750 士 50。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术在配制好的质量浓度为5-8%的PVA水溶液溶解醋酸锌配制锌离子浓 度为0. 001-0. lmol/L的晶种溶液，在基底上涂覆所配制的晶种溶液后进行烘干处理， 使基底的涂覆物为PVA和醋酸锌，再进行热处理使基底的涂覆物为氧化锌，配制浓度为 0. 012-0. lmol/L的镁盐标准水溶液并与硝酸锌、六亚甲基四胺一起加入去离子水，配制金 属阳离子总浓度为0. 01-0. 04mol/L的晶体生长溶液，将热处理后的基底悬浮于生长溶液中，在85-95°C恒温水浴条件下生长多于池，获取纳米线阵列，采用湿化学方法，实现了在 低温下掺Mg的ZnO纳米阵列生长，所用的原料的成本低，生长工艺简单，可重复性好。附图说明图1是本专利技术实施例一所述的一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备方法流程图；图2是本专利技术实施例二所述的一种Mg掺杂的ZnO纳米线阵列的制备装置结构图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一参照图1，示出了本专利技术的一种Mg掺杂的SiO纳米线阵列的制备方法流程图，所述 方法具体包括步骤SlOl，配制质量浓度为5-8%的PVA水溶液；优选的，所述PVA的平均聚合度为1750 士 50。步骤S102，在所配制的PVA水溶液中溶解醋酸锌配制锌离子浓度为 0. 001-0. lmol/L的晶种溶液；通过将一定量的PVA(polyvinyl alcohol，中文名称聚乙烯醇)溶解在去离子水 中，配制成质量浓度为5-8 %的PVA水溶液，在PVA水溶液中加入一定量的醋酸锌，使其所含 锌离子浓度为0. 001-0. lmol/L，从而获取锌离子浓度为0. 001-0. lmol/L的晶种溶液。步骤S103，在基底上涂覆所配制的晶种溶液后进行烘干处理，以蒸发水分子，使基 底的涂覆物为PVA和醋酸锌；优选的，所述步骤S103具体包括以下子步骤步骤Si，用浸渍-提拉的方式在干净的基底上涂覆晶种溶液；步骤S2，将涂覆有晶种溶液的基底在烘箱中120°C烘干；步骤S3，将涂覆和烘干的动作重复3-6次，以蒸发水分子，使基底的涂覆物为PVA 和醋酸锌。步骤S104，将涂覆物为PVA和醋酸锌的基底进行热处理，以分解PVA和醋酸锌，使 基底的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种Ｍｇ掺杂的ＺｎＯ纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述方法包括：配制质量浓度为５－８％的ＰＶＡ水溶液；在所配制的ＰＶＡ水溶液中溶解醋酸锌配制锌离子浓度为０．００１－０．１ｍｏｌ／Ｌ的晶种溶液；在基底上涂覆所配制的晶种溶液后进行烘干处理，以蒸发水分子，使基底的涂覆物为ＰＶＡ和醋酸锌；将涂覆物为ＰＶＡ和醋酸锌的基底进行热处理，以分解ＰＶＡ和醋酸锌，使基底的涂覆物为氧化锌；配制浓度为０．０１２－０．１ｍｏｌ／Ｌ的镁盐标准水溶液；将硝酸锌、六亚甲基四胺和所配制的镁盐标准溶液加入到去离子水中，配制金属阳离子总浓度为０．０１－０．０４ｍｏｌ／Ｌ的晶体生长溶液；其中，六亚甲基四胺的量为金属阳离子摩尔量的总和，镁离子浓度占金属离子总浓度的１－３０ａｔ．％；将热处理后的基底以生长面向下的方式悬浮于生长溶液中，在８５－９５℃恒温水浴条件下生长多于２ｈ，获取纳米线阵列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李祥，王斌鉴，程兴旺，刘颖，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11
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