工程科学学报，第39卷，第7期：973980,2017年7月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.7:973-980,July 2017 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2017.07.001:http://journals.ustb.edu.cn 图案化氧化锌在能源器件中的应用 司浩楠”，康卓”，陈翔”，白智明”，张随财”，张跃2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 区通信作者，E-mail:yuezhang(@usth.cdu.cn 摘要Z0作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料极具开发潜力和应用价值.随着图案化技术的不断发展优化，Z0 纳米棒阵列的精确可控制备逐步得到实现.本文综述了利用激光限域技术制备图案化Z0纳米棒阵列的方法，并详述了其 在太阳能电池和光电化学电池中的应用.激光干涉法制备的Z0纳米阵列比表面积大且具有直线传输的优势，运用于光伏 器件和电化学电池中增加了光吸收同时利于载流子传输，器件性能显著提高.图案化ZO纳米棒阵列具有可控的三维空间 结构，广泛应用关于各类能源器件中，具有极大的研究和应用价值. 关键词氧化锌纳米棒阵列：图案化制备：太阳能电池：电化学电池 分类号TG142.71 Application of patterned ZnO in energy devices SI Hao-nan,KANG Zhuo,CHEN Xiang,BAI Zhi-ming,ZHANG Sui-cai,ZHANG Yue) 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Municipal Key Laboratory of New Energy Materials and Technologies,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:yuezhang@ustb.edu.cn ABSTRACT Zno is a typical direct wide band-gap semiconductor material.It has great development potential and application value,and with the rapid development of patterning technology,the precise and controllable fabrication of ZnO nanorod array is gradu- ally being realized.This paper reviews the fabrication of patterned ZnO nanorod arrays using the laser interference lithography tech- nique and describes in detail the applications of patterned ZnO nanorod arrays in energy devices,such as solar cells and photoelectro- chemical cells.It is found that Zno nanorod arrays prepared by laser interferometry have an enhanced light-harvesting ability and enlarged surface area,which is widely used to promote light absorption and carrier transport.It is thus considered that patterned ZnO nanorod arrays with controllable three-dimensional space structures have great research and application value. KEY WORDS zinc oxide nanorod arrays:patterned fabrication:solar cells:photoelectrochemical cells 半导体材料对能源、信息和空间技术的发展具有发展的需求.以氮化镓为代表的第三代半导体材料由 重要的推动作用.以半导体材料为基础的各类器件广 于其禁带宽度较大，能够激发蓝光，且击穿电压较高， 泛存在于信息传输、探测、显示、激光等诸多领域.以 抗辐射能力强，被应用于发光、存储、照明等领域.氧 硅基半导体为基础的第一代半导体材料和以砷化镓和 化锌(Z0)半导体与氮化镓的晶体结构和带隙相似， 磷化铟为代表的第二代半导体促进了计算机产业和移 且具有更高的熔点和激子结合能，是继氮化镓后出现 动通信产业的飞速发展.然而受材料性能限制，基于 的又一种备受关注的半导体材料 第一、二代半导体构建的器件无法在高温环境工作，且 在光电领域，Zn0作为一种典型的直接带隙宽禁 其抗辐射性能、发射波长范围等都无法满足现代技术 带半导体材料极具开发潜力和应用价值.Z0材料资 收稿日期：2016-1208 基金项目：国家重点研究发展计划资助项目(2013CB932602):高等学校引进人才计划资助项目(B14003):国家自然科学基金资助项目 (51527802,51232001,51372020和51602020)：北京市科学技术委员会资助项目(Z151100003315021):中国博士后科学基金资助项目工程科学学报，第 39 卷，第 7 期: 973--980，2017 年 7 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 39，No． 7: 973--980，July 2017 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2017． 07． 001; http: / /journals． ustb． edu． cn 图案化氧化锌在能源器件中的应用 司浩楠1) ，康 卓1) ，陈 翔1) ，白智明1) ，张随财1) ，张 跃1，2)  1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083 通信作者，E-mail: yuezhang@ ustb． edu． cn 摘 要 ZnO 作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料极具开发潜力和应用价值． 随着图案化技术的不断发展优化，ZnO 纳米棒阵列的精确可控制备逐步得到实现． 本文综述了利用激光限域技术制备图案化 ZnO 纳米棒阵列的方法，并详述了其 在太阳能电池和光电化学电池中的应用． 激光干涉法制备的 ZnO 纳米阵列比表面积大且具有直线传输的优势，运用于光伏 器件和电化学电池中增加了光吸收同时利于载流子传输，器件性能显著提高． 图案化 ZnO 纳米棒阵列具有可控的三维空间 结构，广泛应用关于各类能源器件中，具有极大的研究和应用价值． 关键词 氧化锌纳米棒阵列; 图案化制备; 太阳能电池; 电化学电池 分类号 TG142. 71 Application of patterned ZnO in energy devices SI Hao-nan1) ，KANG Zhuo1) ，CHEN Xiang1) ，BAI Zhi-ming1) ，ZHANG Sui-cai1) ，ZHANG Yue1，2)  1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Beijing Municipal Key Laboratory of New Energy Materials and Technologies，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: yuezhang@ ustb． edu． cn ABSTＲACT ZnO is a typical direct wide band-gap semiconductor material． It has great development potential and application value，and with the rapid development of patterning technology，the precise and controllable fabrication of ZnO nanorod array is gradu￾ally being realized． This paper reviews the fabrication of patterned ZnO nanorod arrays using the laser interference lithography tech￾nique and describes in detail the applications of patterned ZnO nanorod arrays in energy devices，such as solar cells and photoelectro￾chemical cells． It is found that ZnO nanorod arrays prepared by laser interferometry have an enhanced light-harvesting ability and enlarged surface area，which is widely used to promote light absorption and carrier transport． It is thus considered that patterned ZnO nanorod arrays with controllable three-dimensional space structures have great research and application value． KEY WOＲDS zinc oxide nanorod arrays; patterned fabrication; solar cells; photoelectrochemical cells 收稿日期: 2016--12--08 基金项目: 国家重点研究发展计划资助项目( 2013CB932602 ) ; 高等学校引进人才计划资助项目( B14003 ) ; 国家自然科学基金资助项目 ( 51527802，51232001，51372020 和 51602020) ; 北京市科学技术委员会资助项目( Z151100003315021) ; 中国博士后科学基金资助项目 半导体材料对能源、信息和空间技术的发展具有 重要的推动作用． 以半导体材料为基础的各类器件广 泛存在于信息传输、探测、显示、激光等诸多领域． 以 硅基半导体为基础的第一代半导体材料和以砷化镓和 磷化铟为代表的第二代半导体促进了计算机产业和移 动通信产业的飞速发展． 然而受材料性能限制，基于 第一、二代半导体构建的器件无法在高温环境工作，且 其抗辐射性能、发射波长范围等都无法满足现代技术 发展的需求． 以氮化镓为代表的第三代半导体材料由 于其禁带宽度较大，能够激发蓝光，且击穿电压较高， 抗辐射能力强，被应用于发光、存储、照明等领域． 氧 化锌( ZnO) 半导体与氮化镓的晶体结构和带隙相似， 且具有更高的熔点和激子结合能，是继氮化镓后出现 的又一种备受关注的半导体材料． 在光电领域，ZnO 作为一种典型的直接带隙宽禁 带半导体材料极具开发潜力和应用价值． ZnO 材料资