Mechanism and Growth of Flexible ZnO Nanostructure Arrays in a Facile Controlled Way (2010)

Nanostructure arrays-based flexible devices have revolutionary impacts on the application of traditional semiconductor devices. Here, a one-step method to synthesize flexible ZnO nanostructure arrays on Zn-plated flexible substrate in Zn<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>NO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>3</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>/<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mtext>NH</mml:mtext><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>O</mml:mtext></mml:math>solution system at 70–90<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mo>∘</mml:mo><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:math>was developed. We found out that the decomposition of Zn<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>OH</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math>precipitations, formed in lower<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mtext>NH</mml:mtext><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>O</mml:mtext></mml:math>concentration, in the bulk solution facilitates the formation of flower-like structure. In higher temperature, 90<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mo>∘</mml:mo><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:math>, ZnO nanoplate arrays were synthesized by the hydrolysis of zinc hydroxide. Highly dense ZnO nanoparticale layer formed by the reaction of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mtext>NH</mml:mtext><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>O</mml:mtext></mml:math>with Zn plating layer in the initial self-seed process could improve the vertical alignment of the nanowires arrays. The diameter of ZnO nanowire arrays, from 200 nm to 60 nm, could be effectively controlled by changing the stability of Zn<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>NH</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:math>complex ions by varying the ratio of Zn<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>NO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>3</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>to<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mtext>NH</mml:mtext><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>O</mml:mtext></mml:math>which further influence the release rate of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msup><mml:mtext>Zn</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>2+</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:math>ions. This is also conformed by different amounts of the Zn vacancy as determined by different UV emissions of the PL spectra in the range of 380–403 nm.