Herstellung von großflächigen ZnO-Nanostrukturen in Richtung Nanomaschinen mit Hybrid-Verfahren Einbeziehung Magnetronsputtern


Fabrication of large area ZnO nanostructures toward nanodevices by using hybrid process incorporating magnetron sputtering
Copyright © By Jun-Han Huang and Chuan-Pu Liu
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http://research.ncku.edu.tw/re/articles/e/20110121/3.html

ZnO ist eine der am meisten untersuchten breiten direkter Bandlücke Halbleiter und in unterschiedlichen Bereichen, einschließlich Pigmente, Biofilter, Transport und optoelektronischen Bauelementen, wie z. B. Varistor, Oberflächenwellenvorrichtung und transparente leitfähige Oxid-Elektrode aufgebracht. In jüngster Zeit aufgrund von Nanostrukturen Synthese zu erleichtern, hat ZnO auch gut in verschiedenen niedrig-dimensionale Nanostrukturen als einer der reichsten Familien vorbereitet. Diese Nanostrukturen können weiter erweitern den Horizont von ZnO-Anwendungen in der Sensorik, Solarzelle, mechanische Komponente, Feld-Effekt-Emitter und Nanogenerator. Allerdings Realisierung von realen Geräten wartet noch auf eine praktikable Methode zur großflächigen Wachstum Einbeziehung Nanostrukturen.

In diesem Bericht wurde eine neuartige Wachstum Mechanismus entwickelt worden, um schräge Anordnung von Nanodrähten mit schrägen Winkel Magnetronsputtern wachsen. Typische schräg Abscheidung (OAD) wurde verwendet, um geneigte Nanostrukturen bei niedrigen energetischen Zustand wachsen mit großen Kippwinkel für die einfallenden Lichtstrom. Aufgrund der begrenzten Oberflächendiffusion, wurden Atome nur auf dem bestrahlten Bereich abgelagert, was zu schiefen Nanostruktur mit Wachstum vorhergesagt Richtungen.

Im Gegensatz zu der gemeinsamen OAD System, die ZnO-Nanostrukturen bei höheren Temperaturen und Wasserstoff / Argon-Gemisch Umgebungstemperatur gewachsen waren, wurden Versetzungen in den freiliegenden Seiten der Nanostrukturen eingeführt, um Spannung abzubauen und zu warten Kristall Kontinuität, die ZnO-Nanostrukturen allmählich in entgegengesetzten Quadranten relativ zu biegen gemacht zu dem einfallenden Herkunft, wie in 1 (a) gezeigt. Darüber hinaus ist die strukturelle Biegegrad direkt an Defektdichte und Lage verbunden sind, können durch das Wachstum gesteuert werden. Am wichtigsten ist, keine offensichtlichen Grenzen wie Getreide oder Zwillingsgrenzen in die gesamte Spalte gefunden wurden, wodurch die Biege-Struktur befindet sich noch in einkristallinen.

Abbildung 1. (A) REM-Aufnahmen von ZnO gebogen Spalten schrägen Winkel Sputtern (320 ℃) ​​und (b)-Nanodrähte durch anschließende Hydrothermales Verfahren. (C) Reflexionsspektrum schräge ZnO-Nanodrähten

Basierend auf vorgenannten Mechanismus der Nanostrukturen Biegen, wie dargestellt in 1 (b), haben schräge ZnO Nanodrähten erfolgreich auf dieser gebogenen ZnO Spalten nachfolgenden hydrothermalen Verfahren gezüchtet. Die Nanodraht Richtung wurde von den benachbarten Drähten und die Oberfläche Krümmung der gebogenen Säulen, wie in 2 gezeigt, beschränkt. ZnO-Nanodrähte zeigen eine ausgezeichnete Entspiegelung Eigentum von Reflexionsspektren wie in Abbildung 1 (c) gezeigt. Inhärenten Sputtern und hydrothermale Prozesse, hat dieses Wachstum Mechanismus große Vorteile auf die Produktion solcher Geräte über weite Fläche.

Abbildung 2. Skizze der Nanodraht Richtung Begrenzung auf gebogenen Spalten Oberfläche

Dieser neuartige Mechanismus ermöglicht die weitere Gestaltung für kompliziertere dreidimensionale Nanostrukturen als zuvor, außerdem bietet die Einkristall-Nanostrukturen Vorlage für eine schnellere Signal Transportgeschwindigkeit in hierarchischen Strukturen. Wir sind auf dem Weg zu neuen Geräten wie Nanogeneratoren und Nano-piezodiodes mit verbesserter Performance zu versuchen.

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