利用其它物质辅助制备硅纳米线的方法

文档序号:3426428阅读:230来源:国知局
专利名称:利用其它物质辅助制备硅纳米线的方法
技术领域
本发明属于半导体材料技术领域,具体涉及一种利用其它物质辅助制 备硅纳米线的方法。
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利用其它物质辅助制备硅纳米线的方法。本发明硅纳米线的制备方法是以Si氧化物或其它物质为原料,采用LAD和直接 热气相法,以0AG机制辅助制备Si纳米线。本发明方法,不仅可以实现高质量本征Si纳米线的生长,而且还可以制备掺B、P 和Er的掺杂纳米线。


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 将SiO粉混和到蒸馏水中,然后放到密封的反应容器中,并加热搅 拌.合成了直径为30-40nm和长度为几百纳米的Si纳米线。用SiO作为生长纳米线的Si 源,先在1100°C温度下使其蒸发,然后由Ar和吐的混合气体携带到低温850-1000°C,制备 直径为30nm,长度为几十微米,生长方向主要为<111>和<112>晶向的晶态Si纳米线。用 波长为325nm的Nd,YAG脉冲激光辐照p_Si靶,使其沉积在p_Si衬底,通过调整衬底与靶 间距的远近,制备出了形状各异,直径为20 150nm的Si纳米线。实施例2 利用H2辅助生长方法制备了 Si纳米线.首先在n-Si (100)衬底上,生 长一层大约50nm厚的氧化层,利用离子溅射系统淀积约0. 5nm厚的Au_Pd合金膜层;接着 在温度为650°C和混合气体(氏与队)保护下退火,以形成离散的Au-Pd合金颗粒;最后,在 N2和SiH4混合气体下加热,制备直径为80 llOnm,长度为1 y m的带有无定形Six壳的Si 纳米线。当h2流量增加时,由于H2对Si纳米线表层Si02的蚀刻作用,可以制备出直径更 小,长度更大的Si纳米线。实施例3 利用真空溅射方法把一定量的无定形C淀积在Si衬底上,分别在 1200°C和1350°C条件下制备了直径分别为75-350nm和50 300nm,长度为几个微米的Si 纳米线。实验证实,不加入C时,只产生了极少量的Si纳米线;当加入一定比例的C时,Si纳米线的数量大大增加。 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
一种利用其它物质辅助制备硅纳米线的方法,其特征是以Si氧化物或其它物质为原料,采用LAD和直接热气相法,以OAG机制辅助制备Si纳米线。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是将SiO粉混和到蒸馏水中,然后放到密封的反应 容器中,并加热搅拌.合成了直径为30-40nm和长度为几百纳米的Si纳米线。用SiO作为 生长纳米线的Si源,先在1100°C温度下使其蒸发,然后由Ar和H2的混合气体携带到低温 850-1000°C,制备直径为30nm,长度为几十微米,生长方向主要为<111>和<112>晶向的晶 态Si纳米线。用波长为325nm的Nd,YAG脉冲激光辐照p_Si靶,使其沉积在ρ-Si衬底,通 过调整衬底与靶间距的远近,制备出了形状各异,直径为20 150nm的Si纳米线。
3.如权利要求1所述的方法,其特征是利用H2辅助生长方法制备了Si纳米线.首先 在n-Si(lOO)衬底上,生长一层大约50nm厚的氧化层,利用离子溅射系统淀积约0. 5nm厚 的Au-Pd合金膜层;接着在温度为650°C和混合气体(H2与N2)保护下退火,以形成离散的 Au-Pd合金颗粒;最后,在N2和SiH4混合气体下加热,制备直径为80 llOnm,长度为1 μ m 的带有无定形Six壳的Si纳米线。当H2流量增加时,由于H2对Si纳米线表层SiO2的蚀刻 作用,可以制备出直径更小,长度更大的Si纳米线。
4.如权利要求1所述的方法,其特征是利用真空溅射方法把一定量的无定形C淀积在 Si衬底上,分别在1200°C和1350°C条件下制备了直径分别为75_350nm和50 300nm,长 度为几个微米的Si纳米线。
全文摘要
本发明属于半导体材料技术领域,具体涉及一种利用其它物质辅助制备硅纳米线的方法。是以Si氧化物或其它物质为原料,采用LAD和直接热气相法,以OAG机制辅助制备Si纳米线。本发明方法,不仅可以实现高质量本征Si纳米线的生长,而且还可以制备掺B、P和Er的掺杂纳米线。
文档编号C23C14/34GK101891197SQ20091002710
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
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