一种液相掺杂Ga的ZnO纳米棒及p型ZnO纳米棒阵列的制备方法

【技术领域】：本发明属于化学、化工领域，特别是关于一种ZnO纳米棒阵列液相掺杂及p型ZnO纳米棒阵列的制备方法。

【背景技术】：ZnO纳米材料是一种有发展前途的短波长光电子材料，其中p型掺杂是其应用的关键，目前比较有效的p型掺杂是Ga-N共掺杂。通常Ga-N共掺杂的方法主要有PVD和MOCVD等方法，这些方法的制备工艺相对来说比较复杂，且价格昂贵。

【发明内容】：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种简单的液相掺杂制备p型ZnO纳米材料的方法。本发明提供一种ZnO纳米棒阵列液相掺杂及p型ZnO纳米棒阵列的简单制备方法。

本发明提供的液相掺杂Ga的ZnO纳米棒及p型ZnO纳米棒阵列的制备方法，其具体步骤如下：

第一、ZnO纳米颗粒种子膜的制备：将氢氧化锂、醋酸锌和无水乙醇按照摩尔比1∶4∶10-50混合，然后通过90～100℃的水浴加热制备ZnO纳米溶胶，溶胶通过涂膜方法在导电玻璃或硅等基底上形成ZnO纳米颗粒膜，颗粒膜再经过300～500℃热处理1～2小时，获得高活性的ZnO纳米颗粒种子膜；

第二、掺杂Ga的ZnO纳米棒的制备：将上述种子膜浸入到Ga³⁺、Zn²⁺的六次甲基四胺溶液中，于90～100℃的水浴加热1-3小时共结晶生成掺杂Ga的ZnO纳米棒；其中六次甲基四胺溶液的组成按质量比为C₆H₁₂N₄∶Zn²⁺∶Ga³⁺∶H₂O＝1∶2.1∶1×10^-3～5×10^-3∶570；

第三、将第二步中所制备的掺杂Ga的ZnO纳米棒在NH₃气氛中热处理获得p型ZnO纳米棒阵列；热处理条件为：NH₃流量20～100sccm；温度在300～500℃之间；时间1～2小时。

本发明的工作原理：首先我们通过两步法制备掺杂Ga的ZnO纳米棒，首先通过溶胶-凝胶法制备出ZnO纳米颗粒膜，然后以该颗粒膜作为种子膜在Ga³⁺、Zn²⁺的六次甲基四胺溶液中共结晶生成掺杂Ga的ZnO纳米棒，最后在NH₃气氛围中热处理，通过Ga-N共掺杂的方式获得p型ZnO纳米棒阵列。

本发明的优点和积极效果：

(1)该液相掺杂Ga的方法与气相掺杂方法相比，掺杂条件比较温和，工艺简单、成本低；(2)该方法可以获得均匀分布的p型ZnO纳米棒阵列，这特别有利于基于ZnO纳米材料的光电子器件的制造。

【附图说明】：

图1是Ga-N共掺杂的p型ZnO纳米棒阵列的SEM照片；

图2是Ga-N共掺杂的p型ZnO纳米棒阵列的XRD图；

图3是Ga-N共掺杂的p型ZnO纳米棒阵列的光吸收图谱。