一种二维纳米空腔阵列结构及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米，具体涉及一种二维纳米空腔阵列结构及其制备方法和应用。

背景技术：

1、氧化锌作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体，具有优良的光电、压电、气敏、压敏、光催化性质，高质量的单晶或c轴择优取向的多晶氧化锌薄膜具有良好的压电特性，能够用来制备改频纤维声光器件以及声光调制器等压电转换器。得益于氧化锌优异的生物相容性，氧化锌已经广泛应用于生物制药领域，以氧化锌纳米空腔作为安全的药物载体也是其未来极有可能的应用方向。但是目前还没有切实有效的方法来制备氧化锌纳米空腔结构。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种二维纳米空腔阵列结构及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种二维纳米空腔阵列结构，包括由下至上依次设置的基底、氧化锌籽晶层和氧化锌纳米空腔阵列，所述氧化锌纳米空腔阵列两侧引出电极。

4、进一步的，所述基底为具有{0001}c面的单晶氧化铝基底。

5、进一步的，所述氧化锌籽晶层的厚度>10nm，所述氧化锌籽晶层经退火后趋向于c轴排列。

6、进一步的，所述氧化锌纳米空腔阵列两侧引出钛金电极，所述电极的厚度为50-500nm。

7、本发明还公开了一种二维纳米空腔阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

8、1）提供一基底，对基底进行超声清洁；

9、2）在步骤1）所得基底上溅射氧化锌籽晶层，溅射功率控制在100w以内；

10、3）对步骤2）所得氧化锌籽晶层进行退火，使氧化锌籽晶层尽量趋向于c轴排列；

11、4）使用电子束光刻蚀方法在步骤3）所得氧化锌籽晶层表面形成孔状掩模；

12、5）使用水热法在孔状掩模中生长出柱状的氧化锌纳米阵列；

13、6）去除剩余的电子束光刻胶；

14、7）溅射氧化锌层，溅射功率控制在100w以内；

15、8）去除氧化锌纳米阵列，得到均匀分布的氧化锌纳米空腔阵列；

16、9）在氧化锌纳米空腔阵列两侧引出电极。

17、进一步的，步骤1）中，对基底进行超声清洁时，清洁溶剂顺序为去离子水、乙醇、丙酮。

18、进一步的，步骤4）中，所述孔状掩模中孔径为100-5000nm，相邻孔的间距为200-20000nm。

19、进一步的，步骤7）中，所述氧化锌层的厚度为50nm-100nm。

20、进一步的，步骤8）中，使用pdms转移氧化锌纳米阵列，得到均匀分布的氧化锌纳米空腔阵列。

21、本发明还公开了一种二维纳米空腔阵列结构在制备非易失性光存储器器件中的应用。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、本发明公开了一种二维纳米空腔阵列结构及其制备方法和应用，该二维纳米空腔阵列结构包括由下至上依次设置的基底、氧化锌籽晶层和氧化锌纳米空腔阵列，氧化锌纳米空腔阵列两侧引出电极。本发明基于氧化锌材料，首次研发出可制备得到大面积、形貌可调的氧化锌纳米空腔阵列结构的批量化制备方法，且能够在不损坏该结构的情况下制备成非易失性光存储器等光电器件，实现数据存储与擦除，通过形成氧化锌纳米空腔阵列增强了结构陷光，可提升光响应，本发明制备的二维纳米空腔阵列结构在光电、生物等领域有着广阔的应用前景，其制备方法简易、成本低廉，适合工业化推广使用。

技术特征：

1.一种二维纳米空腔阵列结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的基底、氧化锌籽晶层和氧化锌纳米空腔阵列，所述氧化锌纳米空腔阵列两侧引出电极。

2.根据权利要求1所述的一种二维纳米空腔阵列结构，其特征在于，所述基底为具有{0001}c面的单晶氧化铝基底。

3.根据权利要求1所述的一种二维纳米空腔阵列结构，其特征在于，所述氧化锌籽晶层的厚度>10nm，所述氧化锌籽晶层经退火后趋向于c轴排列。

4.根据权利要求1所述的一种二维纳米空腔阵列结构，其特征在于，所述氧化锌纳米空腔阵列两侧引出钛金电极，所述电极的厚度为50-500nm。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种二维纳米空腔阵列结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种二维纳米空腔阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤1）中，对基底进行超声清洁时，清洁溶剂顺序为去离子水、乙醇、丙酮。

7.根据权利要求5所述的一种二维纳米空腔阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤4）中，所述孔状掩模中孔径为100-5000nm，相邻孔的间距为200-20000nm。

8.根据权利要求5所述的一种二维纳米空腔阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤7）中，所述氧化锌层的厚度为50nm-100nm。

9.根据权利要求5所述的一种二维纳米空腔阵列结构的制备方法，其特征在于，步骤8）中，使用pdms转移氧化锌纳米阵列，得到均匀分布的氧化锌纳米空腔阵列。

10.根据权利要求1-4任一所述的一种二维纳米空腔阵列结构在制备非易失性光存储器器件中的应用。

技术总结本发明公开了一种二维纳米空腔阵列结构及其制备方法和应用，该二维纳米空腔阵列结构包括由下至上依次设置的基底、氧化锌籽晶层和氧化锌纳米空腔阵列，在氧化锌纳米空腔阵列两侧引出电极。本发明基于氧化锌材料，研发出可制备得到大面积、形貌可调的氧化锌纳米空腔阵列结构的批量化制备方法，且能够在不损坏该结构的情况下制备成非易失性光存储器等光电器件，实现数据存储与擦除，通过形成氧化锌纳米空腔阵列增强了结构陷光，可提升光响应，本发明制备的二维纳米空腔阵列结构在光电、生物等领域有着广阔的应用前景，其制备方法简易、成本低廉，适合工业化推广使用。技术研发人员：宁玲,朱兵兵受保护的技术使用者：三序光学科技(苏州)有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/12