一种基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线半导体的生长方法

本发明属于半导体制备，具体涉及一种基于锑化物材料制备铟稼氧(ingao3)纳米线半导体的生长方法。

背景技术：

1、二十世纪五十年代至二十世纪八十年代间，以ge、si为代表的第一代半导体和以ⅲ-ⅴ族构成的第二代化合物半导体主导了半导体市场。当下，半导体的发展进入了以ga2o3、zno、gan为代表的第三代宽禁带(eg>2.3ev)半导体时期，因其具有较大的载流子迁移率、可见光区透明等优点成为紫外探测领域常用半导体光电材料。随着半导体光电材料研究的深入，纳米化与掺杂特定元素可以进一步提高器件的性能，满足对高性能器件日益增加的需求。

2、在半导体光电材料领域中，ⅲ族二元氧化物，如in2o3和ga2o3已被证明是新型电子器件的良好活性材料，包括高迁移率晶体管、气体传感器和紫外光电探测器。商用si基光电探测器在日盲区表现出非常低的响应率，这是由于其带隙窄(1.1ev)且高能紫外光子的低穿透深度，需要额外的滤光片才能实现日盲紫外探测。研究发现，具有本征宽禁带(>4.5ev)的半导体材料是制备日盲紫外探测器的理想材料。这些宽禁带半导体包括ingao、ingazno系材料，其均具有优良的性质，且是优秀的紫外探测材料。

3、一维ingao纳米材料具有不同于常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性，如表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等，这些独特的优势决定了其在光、电、磁等领域的优越性能,于是研究者们逐渐将目光转向一维材料。但是一维ingao材料在合成方面一直存在很大的难度，由于其固有的晶格失配，会导致较高的位错密度和薄膜应力，除此之外常用的还原氧化法制备金属氧化物材料的合成步骤繁琐，合成温度要求较高也是不足的地方。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线半导体的生长方法；所述铟稼氧为ingao3。

2、依据本发明的技术方案，提供一种基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线半导体的生长方法，其具体采用铟稼氧(ingao3)纳米线的制备方案，其具体为基于锑化物材料在低温、低压环境下一步生长铟稼氧(ingao3)纳米线的制备方法。依据本发明所制备出的铟稼氧(ingao3)纳米线半导体，制备的铟稼氧(ingao3)纳米线光电探测器为金属-半导体-金属(m-s-m)结构，在保证高质量结晶度的前提下实现了探测效率的提高。

3、进一步地，提供一种基于锑化物材料制备铟稼氧(ingao3)纳米线的生长方法，其特征在于，其具体采用铟稼氧(ingao3)纳米线的制备方案，其为基于锑化物材料在低温、低压环境下一步生长铟稼氧(ingao3)纳米线的制备方法。

4、其中，所述基于锑化物材料制备铟稼氧(ingao3)纳米线的生长方法包括以下步骤：

5、步骤s1：称取锑化镓和锑化铟；

6、步骤s2：用激光切割装置切割二氧化硅晶圆，清洗二氧化硅衬底；

7、步骤s3：在衬底上溅射金薄膜；

8、步骤s4：设定程序，制备铟稼氧(ingao3)纳米线材料；

9、步骤s5：降低炉温至室温，最后在衬底表面得到一层灰色材料作为铟稼氧(ingao3)纳米线材料。

10、进一步地，步骤s1称取锑化镓和锑化铟按照质量等份计量，将质量比为1:1的锑化铟和锑化镓的粉末混合物置于陶瓷舟中。

11、更进一步地，用称量天平分别称取0.08g的锑化镓和0.08g的锑化铟，将锑化镓和锑化铟置于搅拌器中搅拌1分钟，使其充分混合，最后装入陶瓷舟中。

12、优选地，步骤s2切割得到规格为20mm x 10mm的二氧化硅衬底。

13、更优选地，步骤s2中，将二氧化硅放入丙酮溶液中超声清洗20分钟-30分钟；然后再放入无水乙醇溶液中超声清洗20分钟-30分钟；最后置于干燥箱中干燥10分钟-20分钟即可取出备用。

14、更优选地，步骤s2中，首先，将二氧化硅衬底放入丙酮溶液中超声清洗20分钟；然后将超声清洗之后的二氧化硅衬底再放入无水乙醇溶液中超声清洗20分钟；最后将二氧化硅衬底置于干燥箱中在100℃的温度下，干燥10分钟，取出备用。

15、优选地，步骤s3在衬底上溅射金薄膜将清洗干净了的二氧化硅衬底置于小型喷金仪中，溅射5-20秒钟，溅射的金膜厚度约为5nm-20nm。将溅射有金膜的二氧化硅衬底面向源材料放置。

16、优选地，步骤s4中，在室温下将整个陶瓷舟3推入真空管腔体中心，密封真空管腔体，用机械泵抽真空至10pa以下，营造真空腔氛围。进一步地，将加热程序设置为在30分钟-60分钟内加热到700℃以上。

17、与现有技术相比，依据本发明基于锑化物材料制备铟稼氧(ingao3)纳米线半导体的生长方法所制备的铟稼氧(ingao3)纳米线材料和制备的光电探测器具有以下有益效果：

18、第一，依据本发明方法能够在低温、低压等温和条件下制备出高质量的铟稼氧(ingao3)纳米线材料，其稳定性较高，且在日盲紫外波段具有良好的光电探测性质。

19、第二，本发明提出的锑化物一步法制备铟稼氧(ingao3)纳米线材料的的方案，原料简单易得、制备难度低、材料结晶度高，具有良好的低成本性和稳定性。

20、第三，使用本发明制造的光电探测器具有较好的性质，在5v偏置下，功率为0.64μw/cm2时，响应为80.1a/w，探测率为1.03x 1014，外部量子效率为3.9x 104。尤其是，34.1μa的光电电流远远大于几纳安级的传统氧化镓器件的水平。

技术特征：

1.一种基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，其具体采用铟稼氧(ingao3)纳米线的制备方案，其为基于锑化物材料在低温、低压环境下一步生长铟稼氧(ingao3)纳米线的制备方法。

2.根据权利要求1所述的基于锑化物材料制备铟稼氧(ingao3)纳米线的生长方法，其包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，步骤s1称取锑化镓和锑化铟按照质量等份计量，将质量比为1:1的锑化铟和锑化镓的粉末混合物置于陶瓷舟中。

4.根据权利要求3所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，用称量天平分别称取0.08g的锑化镓和0.08g的锑化铟，将锑化镓和锑化铟置于搅拌器中搅拌1分钟，使其充分混合，最后装入陶瓷舟中。

5.根据权利要求2所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，步骤s2切割得到规格为20mm x 10mm的二氧化硅衬底。

6.根据权利要求5所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，步骤s2中，将二氧化硅衬底放入丙酮溶液中超声清洗20分钟-30分钟；然后再放入无水乙醇溶液中超声清洗20分钟-30分钟；最后置于干燥箱中干燥10分钟-20分钟即可取出备用。

7.根据权利要求5所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，步骤s2中，首先，将衬底放入丙酮溶液中超声清洗20分钟；然后将超声清洗之后的二氧化硅衬底再放入无水乙醇溶液中超声清洗20分钟；最后将二氧化硅衬底置于干燥箱中在100℃的温度下，干燥10分钟，取出备用。

8.根据权利要求2所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，步骤s3在衬底上溅射金薄膜将清洗干净了的二氧化硅衬底置于小型喷金仪中，溅射5-20秒钟，溅射的金膜厚度约为5nm-20nm。将溅射有金膜的二氧化硅衬底面向源材料放置。

9.根据权利要求2所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，步骤s4中，在室温下将整个陶瓷舟3推入真空管腔体中心，密封真空管腔体，用机械泵抽真空至10pa以下，营造真空腔氛围。

10.根据权利要求9所述的基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线的生长方法，其特征在于，将加热程序设置为在30分钟-60分钟内加热到700℃以上。

技术总结
本发明提供一种基于锑化物材料制备铟稼氧纳米线半导体的生长方法，其属于半导体制备技术领域，其具体采用铟稼氧(InGaO<subgt;3</subgt;)纳米线的制备方案，其具体为基于锑化物材料在低温、低压环境下一步生长铟稼氧(InGaO<subgt;3</subgt;)纳米线的制备方法。依据本发明所制备出的铟稼氧(InGaO<subgt;3</subgt;)纳米线半导体，制备的铟稼氧(InGaO<subgt;3</subgt;)纳米线光电探测器为金属‑半导体‑金属(M‑S‑M)结构，在保证高质量结晶度的前提下实现了探测效率的提高。

技术研发人员：陆文强,李蓓
受保护的技术使用者：中国科学院重庆绿色智能技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14