硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列及其生长方法与流程

文档序号:12478447阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列,其特征在于,包括:

Si(111)衬底(1);

掩膜层(2),生长于所述Si(111)衬底(1)上,所述掩膜层(2)制备有纳米孔阵列;

InAs(Sb)核纳米线层(3),由生长于所述Si(111)衬底(1)上的InAs(Sb)核纳米线通过纳米孔阵列穿过掩膜层(2)而形成;以及

GaSb壳层(4),生长于所述InAs(Sb)核纳米线(3)层上。

2.根据权利要求1所述的硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列,其特征在于,所述纳米孔阵列中的纳米孔规则排列,所述纳米孔直径为80-150nm。

3.根据权利要求1所述的硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列,其特征在于,所述掩膜层为Si的氧化物或Si的氮化物,厚度为20-30nm。

4.一种硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列的生长方法,其特征在于,包括:

在Si(111)衬底(1)上生长一层掩膜层(2),在所述掩膜层(2)制备有纳米孔阵列;

在Si(111)衬底(1)上生长InAs(Sb)核纳米线,这些InAs(Sb)核纳米线通过掩膜层(2)上的纳米孔阵列形成InAs(Sb)核纳米线层(3);以及

在InAs(Sb)核纳米线层(3)上生长GaSb壳层(4)。

5.根据权利要求4所述的生长方法,其特征在于,所述纳米孔阵列采用电子束曝光技术或纳米压印技术制备,纳米孔的直径为80-150nm。

6.根据权利要求4所述的生长方法,其特征在于,所述在Si(111)衬底(1)上生长InAs(Sb)核纳米线包括:

将Si(111)衬底(1)清洗后放入MOCVD腔室内,将Si(111)衬底(1)第一次升温至第一设定温度,待温度稳定后保持第一预定时间;

将Si(111)衬底(1)第一次降温到第二设定温度,通入AsH3,保持第二预定时间;

将Si(111)衬底(1)第二次升温到InAs(Sb)核纳米线的生长温度,并通入TMIn、TMSb源,生长InAs(Sb)核纳米线。

7.根据权利要求6所述的生长方法,其特征在于:

所述将清洗好的Si(111)衬底(1)放入MOCVD腔室内所用时间不超过10min;

所述第一设定温度范围为600-670℃,第一预定时间至少10min;

所述第二设定温度范围为380-420℃,第二预定时间至少为5min,AsH3流量范围为1.0×10-4-3.0×10-4mol/min;

通过上述设定,在所述Si(111)衬底(1)上形成Si(111)B面。

8.根据权利要求6所述的生长方法,其特征在于,所述生长InAs(Sb)核纳米线的步骤中加入In材料;

其中,InAs(Sb)核纳米线的生长温度范围为520-585℃,TMIn流量范围为0.5×10-6-1.1×10-6mol/min,TMSb流量范围为0-5.0×10-5mol/min

在生长InAs(Sb)核纳米线的步骤中。

9.根据权利要求8所述的生长方法,其特征在于,所述在InAs(Sb)核纳米线层(3)上生长GaSb壳层(4)包括:

InAs(Sb)核纳米线生长结束后,关闭TMIn源,在TMIn和TMSb源保护下,将Si(111)衬底(1)温度第二次降温到GaSb壳层(4)的生长温度;

待温度稳定后,关闭AsH3,调整TMSb源流量,并通入TMGa源,生长GaSb壳层(4);

先关闭TMGa源,待温度下降,再关闭TMSb源。

10.根据权利要求9所述的生长方法,其特征在于:

所述GaSb壳层(4)的生长温度范围为390-450℃;

所述TMGa流量范围为0.2×10-6-0.5×10-6mol/min,TMSb流量范围为1-2.0×10-6mol/min;

所述先关闭TMGa源,待温度下降,再关闭TMSb源的步骤中温度下降至300℃以下。

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