圖案化氧化鋅納米棒陣列的構筑.pdf

1、實現一維ZnO納米陣列的圖案化是構筑基于此的納米器件的必然要求。與通常用的單一方法相比，將自下而上(Bottom-Up)的生長技術與自上而下(Top-Down)的圖案化技術相結合制備一維ZnO納米棒陣列的方法具有獨特的優(yōu)勢。該方法可以對ZnO納米結構的形貌、晶型、摻雜、間距以及排列方式等進行調控，實現的不單單是一維ZnO納米結構單體性能的疊加，還有其結構優(yōu)勢帶來的許多新奇性質，可以極大的提升ZnO納米陣列器件的性能。目前制備圖案化ZnO

2、納米棒陣列一般采用微/納米球模板法、壓印法、光刻法與電子束刻蝕等圖案化技術與氣相沉積、電化學沉積、等溫水熱反應等ZnO生長技術相結合。這些技術都是近些年剛剛發(fā)展起來，雖然已經制備了許多具有優(yōu)異結構的圖案化ZnO納米棒陣列，并且在器件化方面也取得非常好的進展，但是仍然存在一些亟待解決的問題。比如，如何制備低成本大面秋的功能化一維ZnO納米陣列結構；如何對單個納米結構的形貌以及排列方式進行有效的調控等等。針對上述問題，我們主要從以下兩方面開

3、展了研究。
　　 一、結合納米壓印與低溫水熱技術構筑多階層類荷葉ZnO陣列及其超疏水性能研究。首先利用PDMS復制了新鮮荷葉的表面結構，并以PDMS軟模板作為納米壓印印章，在氧化鋅溶膠漳膜上熱壓印制備了具有仿荷葉微米陣列結構的ZnO凝膠溥膜。經退火及低溫水熱反應后，在該薄膜上生長了一層ZnO納米棒陣列，制備出了具有微米納米階層結構的ZnO晶體薄膜。用PDS對ZnO晶體表面進行修飾后，獲得了超疏水界面。同時通過控制水熱生長時間，來

4、調控ZnO二級納米結構，研究了二級納米結構對類荷葉結構超疏水性能的影響。該方法直接從自然界取材，無需復雜的制備工藝，操作簡單，成本低廉，且制備出的超疏水薄膜結構堅固、性能穩(wěn)定，為仿生制備類荷葉超疏水結構提出了一種具有競爭力的解決方案。
　　 二、結合電子束刻蝕及低溫水熱反應技術制備圖案化ZnO納米棒陣列。我們用離子束沉積、電子束刻蝕和低溫水熱技術在Si(100)基片上構筑了不同密度與形貌的圖案化ZnO納米棒陣列。發(fā)現種子層對水熱

5、生長ZnO納米棒陣列有強烈的影響，且在本實驗條件下，基片溫度為300℃時濺射得到的ZnO種子層誘導生長的ZnO納米棒陣列具有最優(yōu)的空間取向與最窄的直徑分布。隨后用該條件下制備的ZnO薄膜作為種子層，通過電子束刻蝕技術在基片上構筑了多種電子束刻蝕膠(PMMA)的圖案化結構。研究了反應時間、前驅體濃度等水熱條件對ZnO納米棒陣列密度形貌的影響，發(fā)現ZnO陣列結構的密度隨著前驅體濃度的增加而增大。通過控制PMMA孔洞特征尺寸，在相同水熱條件下