专利名称：一种刻蚀基板法外延定向生长氮化物纳米片网格的方法
技术领域：
本发明涉及一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法。
技术背景AlN与GaN、 BN—样是广泛应用的in-V族半导体材料。它具有低电子 亲和势(<0.25 eV)可降低电子逸出功和与其相关的场发射开启电压；它的高 熔点(280(TC)、高导热率、与Si基板的良好匹配(如热膨胀系数相近等)、 抗氧化、高强度和刚度等优点可有效提高其准一维阵列的热学、化学、力学 稳定性，进而提高器件的场发射稳定性及可靠性。发明内容本发明的目的是提供一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法。一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法，其特征在于-所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的A1N纳米片蜂窝状网格，首先，用含 1-5%的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片1-20 min，然后去除表面的氧化硅薄 膜，用Al+AlCl3作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作 沉积基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的A1N纳米片。所述的刻蚀Si基板时用的腐蚀液优选为浓度是2%的氢氟酸腐蚀液。 所述的刻蚀Si基板时用的腐蚀液优选为浓度是1%的盐酸腐蚀液。 所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗若干 次2-5次。所述的蒸发法为，在120(TC下通N2气蒸发30-90分钟，炉管压力保持 在l-10Torr下。本发明的优点用刻蚀法在Si基板上原位自生出外延定向生长的控制模板，这种Si 基板自生模板，与常规氧化铝多孔模板相比，可避免外加模板的杂质污染 和清除模板时对所生长纳米结构的破坏。又因为Si基板表面的刻蚀沟槽是 连通的，所以这种刻蚀基板法更适合外延定向生长纳米片网格结构。同时 探讨了其生长机制，场发射实验发现这种AN纳米片的开启电压在 3.2-5.0V/um之间，可比得上其他材料的相似结构如Mn03纳米带，CuO纳 米带薄膜等，而且研究表明这一 ALN纳米结构具有很高的场发射稳定性。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为刻蚀基板法外延定向生长氮化物纳米片网格的原理图；图1中，从上到下依次分为三块第一块上面颜色较深的是非晶Si氧化层、下面颜色较浅的是Si基板，第二块是已刻蚀的Si基板，第三块是生 长后的ALN网格图。图2为刻蚀完Si基板表面图；图3为生长初期图；图4为ALN纳米网格图。
具体实施方式
实施例l一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法，其特征在于-所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的A1N纳米片蜂窝状网格，首先，用含 2%的氢氟酸腐蚀液刻蚀Si片1 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用 A1+A1C13作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基 板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的A1N纳米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗2次。 所述的蒸发法为，在120(TC下通N2气蒸发30分钟，炉管压力保持在 lTorr下c实施例2一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法，其特征在于所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AIN纳米片蜂窝状网格，首先，用含 2%的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片10 min，然后去除表面的氧化硅薄膜， 用Al+AlCl3作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积 基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AIN纳米片。 所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗3次。 所述的蒸发法为，在1200'C下通N2气蒸发60分钟，炉管压力保持在 3Torr下。实施例3一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法，其特征在于 所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AIN纳米片蜂窝状网格，首先，用含 2%的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片20 min，然后去除表面的氧化硅薄膜， 用Al+AlCl3作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积 基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AIN纳米片。 所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗5次。 所述的蒸发法为，在120(TC下通N2气蒸发30-90分钟，炉管压力保持 在10Torr下。实施例4一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法，其特征在于 所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的A1N纳米片蜂窝状网格，首先，用含 1%的盐酸腐蚀液刻蚀Si片1 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用A1+A1C13 作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出 气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AIN纳米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗2次。 所述的蒸发法为，在1200'C下通N2气蒸发30分钟，炉管压力保持在 1Torr下o实施例5一种刻蚀基板法外延定向生长AIN纳米片网格的方法，其特征在于 所述的刻蚀基板法外延定向生长AIN纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AIN纳米片蜂窝状网格，首先，用含 1%的盐酸腐蚀液刻蚀Si片10 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用A1+A1C13 作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出 气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AIN纳米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙翻和去离子水清洗3次。所述的蒸发法为，在1200'C下通N2气蒸发60分钟，炉管压力保持在 3Torr下c实施例6一种刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法，其特征在于 所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板 和反应物气相蒸发法制备垂直排列的A1N纳米片蜂窝状网格，首先，用含 1%的盐酸腐蚀液刻蚀Si片20 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用A1+A1C13 作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出 气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的A1N纳米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗5次。 所述的蒸发法为，在1200'C下通N2气蒸发卯分钟，炉管压力保持在 10Torr下。
权利要求
1. 一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法，其特征在于所述的刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AlN纳米片蜂窝状网格，首先，用含1-5％的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片1-20min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl3作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AlN纳米片。
2、 按照权利要求1所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的 方法，其特征在于所述的刻蚀Si基板时用的腐蚀液优选为浓度是2%的
3、 按照权利要求1所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的 方法，其特征在于所述的刻蚀Si基板时用的腐蚀液优选为浓度是1%的 盐酸腐蚀液。
4、 按照权利要求1所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的 方法，其特征在于所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去 离子水清洗2-5次。
5、 按照权利要求1所述的刻蚀基板法外延定向生长A1N纳米片网格的 方法，其特征在于所述的蒸发法为，在1200'C下通N2气蒸发30-卯分钟， 炉管压力保持在l-10Torr下。
全文摘要
一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法，采用刻蚀Si基板和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AlN纳米片蜂窝状网格，首先用含1-5％的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片1-20min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl<sub>3</sub>作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AlN纳米片。这种Si基板自生模板，与常规氧化铝多孔模板相比，可避免外加模板的杂质污染和清除模板时对所生长纳米结构的破坏。又因为Si基板表面的刻蚀沟槽是连通的，所以这种刻蚀基板法更适合外延定向生长纳米片网格结构。
文档编号H01L21/205GK101256950SQ200710010519
公开日2008年9月3日 申请日期2007年3月1日 优先权日2007年3月1日
发明者丛洪涛, 唐永炳, 成会明 申请人:中国科学院金属研究所