专利名称：纳米硅管的制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体纳米硅管的制备方法。
背景技术：
纳米硅管是指内径为5～100纳米，长度为100～10000纳米，由硅材料做成的直线型或曲线型细管。其管壁的结构可以是单晶的、多晶的或无序的结构，也可以是上述三者按任意比例形成的共生结构。近年来，人们在一维纳米硅材料上发现了大块硅材料不具有的物理性质。比如，由于间接能带变为直接能带导致的半导体发光特性；由于低维、小尺寸导致的量子限域、量子隧道效应和P-N结的一维化而导致的新型半导体输运特性等，为硅材料的发展带来新的机遇。人们发现，一维纳米硅材料包括纳米硅线和纳米硅管在制作量子线、单电子晶体管、场发射器件、原子探针等与高新技术发展相关的器件上有着不可替代的优势，尤其和超大规模集成电路工艺具有高度的兼容性，使一维纳米硅材料的研究有了更加深远的意义。目前，纳米硅线已经问世，而纳米硅管还处于探索阶段。
发明内容
本发明的目的是提供纳米硅管的制备方法。
发明提供的纳米硅管的制备方法是采用化学气相沉积法，它包括以下步骤1)制备具有数个纳米尺寸孔径的氧化铝模板；2)用磁控溅射法对氧化铝模板的一个平面镀膜，镀膜材料为三、五族元素或过渡金属元素或金，镀膜厚度为1～10000纳米；3)把镀膜过的氧化铝模板放在石英舟里，再把石英舟放入一个真空和气氛两用石英管式炉内，抽真空，使管式炉真空度为1～100Pa，加热炉管，使氧化铝模板温度为100～1000℃；4)将硅烷气体、氢气和氩气或氮气的混合气体送入管式炉，各气体用量分别为硅烷气体 1～50％氢气 1～50％氩气或氮气 1～50％混合气体总量为100％；
5)经1～50小时，从硅烷分解出来的硅沉积到氧化铝模板的纳米尺寸孔内形成纳米硅管。
试验表明，改变镀膜厚度，炉管真空度，氧化铝模板温度及各气体的用量等，可以改变纳米硅管的长度、结晶度等性能。
本发明工艺简单，为制备纳米硅管探索出一条新途径。
图1是纳米硅管透射电子显微镜照片；图中1为纳米硅管管腔 2为纳米硅管管壁3为纳米硅管的Si 111衍射环4为纳米硅管的Si 220衍射环图2是纳米硅管管壁结构的高分辨透射电子显微镜照片。
具体实施例方式
以下通过具体实例，进一步说明纳米硅管的制备方法，它包括如下步骤1)制备具有数个5～100内米孔径的氧化铝模板；2)用磁控溅射法在氧化铝模板的一个平面镀膜；本例镀膜材料用金，膜厚为1000纳米，镀膜材料也可以是所有三、五族元素或所有过渡金属元素中的一种或几种。
3)把镀膜过的氧化铝模板放在石英舟里，再把石英舟放入一个真空和气氛两用石英管式炉内，抽真空，使管式炉真空度为50Pa，加热炉管，使氧化铝模板温度为600℃；4)将硅烷气体、氢气和氩气的混合气体送入管式炉，各气体用量分别为硅烷气体 20％氢气 30％氩气 50％；5)经5小时，从硅烷分解出来的硅沉积到氧化铝模板的纳米尺寸孔内形成纳米硅管。制备出的纳米硅管的形貌见图1所示，(放大17万倍)，晶格如图2所示，晶面间距0.315nm。
权利要求
1.纳米硅管的制备方法，其特征是采用化学气相沉积法，它包括以下步骤1)制备具有数个纳米尺寸孔径的氧化铝模板；2)用磁控溅射法对氧化铝模板的一个平面镀膜，镀膜材料为三、五族元素或过渡金属元素或金，镀膜厚度为1～10000纳米；3)把镀膜过的氧化铝模板放在石英舟里，再把石英舟放入一个真空和气氛两用石英管式炉内，抽真空，使管式炉真空度为1～100Pa，加热炉管，使氧化铝模板温度为100～1000℃；4)将硅烷气体、氢气和氩气或氮气的混合气体送入管式炉，各气体用量分别为硅烷气体 1～50％氢气 1～50％氩气或氮气 1～50％混合气体总量为100％；5)经1～50小时，从硅烷分解出来的硅沉积到氧化铝模板的纳米尺寸孔内形成纳米硅管。
全文摘要
本发明提供的纳米硅管的制备方法是采用化学气相沉积法,它包括以下步骤:1)制备具有数个纳米尺寸孔径的氧化铝模板;2)用磁控溅射法对氧化铝模板的一个平面镀膜,镀膜材料为三、五族元素或过渡金属元素或金,镀膜厚度为1～10000纳米;3)把镀膜过的氧化铝模板放在石英舟里,再把石英舟放入一个真空和气氛两用石英管式炉内,抽真空,使管式炉真空度为1～100Pa,加热炉管,使氧化铝模板温度为100～1000℃；4)将硅烷气体、氢气和氩气或氮气的混合气体送入管式炉;5)经1～50小时,从硅烷分解出来的硅沉积到氧化铝模板的纳米尺寸孔内形成纳米硅管。本发明工艺简单,为制备纳米硅管探索出一条新途径。
文档编号C01B33/00GK1382627SQ02110970
公开日2002年12月4日 申请日期2002年3月5日 优先权日2002年3月5日
发明者杨德仁, 沙健, 牛俊杰, 马向阳, 阙端麟 申请人:浙江大学