Изготовление наноструктур ZnO большой площади в направлении наноустройств с использованием гибридного процесса, включающего магнетронное распыление.

Ссылка на источник: http://research.ncku.edu.tw/re/articles/e/20110121/3.html

Цзюнь-хань Хуан и Чуан-Пу Лю*
Кафедра материаловедения и инженерии НККУ
cpliu@mail.ncku.edu.tw

NCKU Landmark Project《B015》

ZnO является одним из наиболее изученных полупроводников с широкой запрещенной зоной и применяется в различных областях, включая пигменты, биофильтры, транспортные и оптоэлектронные устройства, такие как варистор, устройство поверхностной акустической волны и прозрачный проводящий оксидный электрод. В последнее время из-за легкости синтеза наноструктур ZnO также был хорошо подготовлен в различных низкоразмерных наноструктурах как одно из самых богатых семейств. Эти наноструктуры могут расширить границы применения ZnO в сенсоре, солнечном элементе, механическом компоненте, полевом эмиттере и наногенераторе. Тем не менее, реализация реальных устройств все еще ожидает выполнимого метода для роста большой площади, включающего наноструктуры.

В этом отчете был разработан новый механизм роста для выращивания косого массива нанопроволоки с использованием магнетронного распыления под углом. Типичное наклонное угловое осаждение (НУО) использовалось для выращивания наклонных наноструктур в условиях низкой энергии с большим углом наклона для падающего потока. Из-за ограниченной поверхностной диффузии атомы осаждались только в излучаемой области, что приводило к росту наклонных наноструктур с предсказанными направлениями.

В отличие от обычной системы НУО, наноструктуры ZnO, выращенные при более высоких температурах и окружающей смеси водорода и аргона, дислокации были введены на открытые стороны наноструктур для снятия напряжения и поддержания непрерывности кристалла, что заставило наноструктуры ZnO постепенно изгибаться в противоположный относительный сектор к источнику инцидента, как показано на рисунке 1 (а). Более того, степень структурного изгиба напрямую связана с плотностью и расположением дефектов, может контролироваться параметрами роста. Самое главное, что во всем столбце не было обнаружено никаких явных границ, таких как границы зерен или двойников, что делает изгибную структуру все еще монокристаллической.

Рис. 1. (а) РЭМ-изображения изогнутых колонок ZnO методом наклонного распыления под углом (320 and) и (b) нанопроволоки при последующем гидротермальном процессе. (c) Спектр отражения косой матрицы нанопроволок ZnO

Основываясь на вышеупомянутом механизме изгиба наноструктур, как показано на рисунке 1 (б), косые массивы нанопроволок ZnO были успешно выращены на этих изогнутых колонках ZnO путем последующего гидротермального процесса. Направление нанопровода было ограничено соседними нанопроводами и кривизной поверхности изогнутых столбцов, как показано на рисунке 2. Нанопровода ZnO демонстрируют отличные антиотражающие свойства по спектрам отражения, как показано на рисунке 1 (с). Присущий распылительным и гидротермальным процессам, этот механизм роста имеет большие преимущества при производстве таких устройств на большой площади.

Рисунок 2. Схема ограничения направления нанопроволоки на изогнутой поверхности колонн.

Этот новый механизм позволяет разрабатывать более сложные трехмерные наноструктуры, чем раньше, кроме того, монокристаллические наноструктуры обеспечивают шаблон для более быстрой скорости передачи сигналов в иерархических структурах. Мы находимся на пути к новым устройствам, таким как наногенераторы и нанопьезодиоды с улучшенными характеристиками.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *