微接触压印实现图形化ZnO纳米线阵列的制备方法

摘要

本发明公开了一种采用微接触压印(MCP)和低温化学浴沉积(CBD)两步制备微米尺寸的、周期性图形的ZnO纳米线阵列的方法。该方法首先采用溶胶-凝胶法在导电玻璃上制备ZnO种子层薄膜，接着采用弹性的具有不同图案的聚二甲基硅氧烷(PDMS)印章将TiO₂溶胶墨水转移到ZnO种子层薄膜上，获得图形化的TiO₂遮挡层薄膜，然后采用化学浴沉积法在没被TiO₂薄膜遮挡的ZnO种子层区域完成ZnO纳米线的选择生长。本发明的工艺简单、成本低廉、大面积制备、重复性好，整个工艺中最关键的三个技术：具有合适黏性的TiO₂溶胶墨水的配制；PDMS印章的涂墨和压印工艺的压力参数设定；纳米线水热生长的时间控制。

主权项

微接触压印实现图形化ZnO纳米线阵列的制备方法，其特征在于：1)ZnO种子层薄膜的制备：采用溶液化学法配制5mmol/L醋酸锌的乙醇溶液做为前躯体溶液，以ITO导电玻璃为基底，先利用匀胶机在旋转速度和旋转时间为2000rmp和30s下制备醋酸锌胶体薄膜，然后在300℃的马弗炉中对薄膜退火0.5‑1h得到ZnO种子层；2)TiO₂溶胶墨水的制备：按体积份数取4份的钛酸四丁酯为钛源、16份的乙二醇甲醚为溶剂混合均匀后再加入2.5‑3份的二乙醇胺调整溶胶墨水的黏性得TiO₂溶胶墨水；3)图形化ZnO种子层的制备：利用旋涂法在载玻片上旋涂TiO₂溶胶墨水；接着利用微接触涂覆法将TiO₂溶胶墨水从载玻片表面转移到PDMS印章表面；然后再利用微接触压印法将TiO₂溶胶墨水从PDMS印章转移到ZnO种子层薄膜表面；最后图形化的ZnO/TiO₂薄膜经过热处理获得图形化ZnO种子层；4)图形化ZnO纳米线阵列的合成：采用水浴法在浓度为1.8mol/L的NaOH与浓度为0.08mol/L的Zn(NO₃)₂、或浓度为0.05mol/L的六次甲基四胺与浓度为0.05mol/L的Zn(NO₃)₂的水溶液体系中选择性生长ZnO纳米线。