专利名称：激光烧蚀沉积法制备硅纳米线的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种硅纳米线的激光烧蚀 沉积制备方法。
背景技术：
纳米科学与技术是一门融合了诸多学科的新兴现代高新技术，而纳米 材料的制备与器件应用的研究是一个重要的发展方向.近年，由于一维纳米结构(如纳米 管、纳米杆、纳米线和纳米带)的特殊性质和潜在应用，引起了人们的浓厚研究兴趣.硅纳 米线作为一种新型的纳米半导体材料，随着直径尺寸的减小会呈现出表面效应、量子限制 效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应及库仑阻塞效应等新颖物理特性，由此使得它们在 磁、热、光、电和催化反应等方面具有显著不同于其它材料的物理性质，因而在光致发光、超 大规模集成电路、单电子检测、光探测器件、纳米传感器等方面具有十分重要的应用。作为硅纳米线的制备方法，大体上可分为物理法、化学法和综合法.物理法主要 包括LAD法、蒸发冷凝法和电弧放电法；化学法主要包括CVD法、溶液反应法、电化学法和聚 合法等；综合法主要包括蒸发悬浮液法和固-液相电弧放电法；而按生长机理划分主要有 VLS, SLS，VSS和0AG机制等其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种新的硅纳米线的激光烧蚀沉积制备方法。本发明硅纳米线的制备方法是是根据欲制备的材料与其催化组分形成共晶合金 的相图，按一定比例混合配置成靶材料，根据共晶温度调整激光辐照能量密度和控制材料 的凝聚条件，便可获得欲制备的纳米线.该方法中激光的作用主要是作为热源，使靶材在 激光辐照作用下加热融化并蒸发为气态。本发明方法具有工序简单，所生长的纳米线纯度较高、直径均勻和能够实现材料 的快速冷凝等特点。
附图1为发明实施例方法制备的硅纳米线的SEM图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明加以详细描述。实施例1 首先用波长为532nm的脉冲激光烧蚀Si-Fe粉末，在温度为1200°C和Ar 气保护下制备直径为6 20nm，长度为1 30 y m，而且分布均勻的Si纳米线.通过SEM 扫描电子显微镜的观测，制备的纳米线顶端有金属纳米粒子，说明Si纳米线是在金属催化 作用下经由VLS生长而形成。实施例2 将含有0. 5和Ni原子百分比的Si靶放在温度为1200°C和Ar气的 石英管中，利用倍频的聚焦Nd，532nm YAG激光辐照靶材料并使其融化蒸发，在Si衬底上 形成了纳米级Si-Ni合金液滴，而后在饱和的合金液滴上生长出直径约35 50nm的纳米 线.SEM和透射电子显微镜TEM测量发现，其芯部为晶态Si，外层被无定形Si0x(x彡2)所 覆盖.利用本方法制备的纳米线的直径和长度随衬底的温度降低而减小。本发明方法制备的硅纳米线可广泛应用在场效应晶体管、场发射器件、太阳电池、 传感器以及集成电子器件等方面。
权利要求
一种硅纳米线的激光烧蚀沉积制备方法，其特征在于是根据欲制备的材料与其催化组分形成共晶合金的相图，按一定比例混合配置成靶材料，根据共晶温度调整激光辐照能量密度和控制材料的凝聚条件，便可获得欲制备的纳米线.该方法中激光的作用主要是作为热源，使靶材在激光辐照作用下加热融化并蒸发为气态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是首先用波长为532nm的脉冲激光烧蚀Si-Fe粉 末，在温度为1200°C和Ar气保护下制备直径为6 20nm，长度为1 30 μ m，而且分布均勻 的Si纳米线.通过SEM扫描电子显微镜的观测，制备的纳米线顶端有金属纳米粒子，说明 Si纳米线是在金属催化作用下经由VLS生长而形成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是将含有0.5和Ni原子百分比的Si靶放在 温度为1200°C和Ar气的石英管中，利用倍频的聚焦Nd，532nm YAG激光辐照靶材料并使其 融化蒸发，在Si衬底上形成了纳米级Si-Ni合金液滴，而后在饱和的合金液滴上生长出直 径约35 50nm的纳米线.SEM和透射电子显微镜TEM测量发现，其芯部为晶态Si，外层被 无定形SiOxU < 2)所覆盖.利用本方法制备的纳米线的直径和长度随衬底的温度降低而 减小。
全文摘要
本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种硅纳米线的激光烧蚀沉积制备方法。是根据欲制备的材料与其催化组分形成共晶合金的相图，按一定比例混合配置成靶材料，根据共晶温度调整激光辐照能量密度和控制材料的凝聚条件，便可获得欲制备的纳米线.该方法中激光的作用主要是作为热源，使靶材在激光辐照作用下加热融化并蒸发为气态。本发明方法具有工序简单，所生长的纳米线纯度较高、直径均匀和能够实现材料的快速冷凝等特点。
文档编号C23C14/28GK101892456SQ20091002710
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者陶伟平 申请人:陶伟平