一种直立GaAs纳米线的制备方法与流程

文档序号:15097472发布日期:2018-08-04 14:55阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种直立GaAs纳米线的制备方法,其特征在于,该方法通过采用HF酸对Si衬底表面进行处理,使Si衬底表面变粗糙,并且Si衬底表面的氧化层被部分去除,在经过HF酸对Si衬底表面刻蚀处理,实现对Si衬底表面氧化层厚度控制的目的,调节Si衬底表面氧化层厚度及Si衬底表面的粗糙度,从而间接实现对Ga催化剂液滴与Si衬底表面的接触角的调节,使Ga催化剂液滴与Si衬底表面有合适的接触夹角,实现抑制多重孪晶的生长,使GaAs纳米线能够直立生长,解决现有自催化外延生长GaAs纳米线时存在多重孪晶,纳米线的生长方向难以控制,出现大量倾斜纳米线,限制GaAs纳米线在器件中应用的难题,所述Ga液滴催化剂与Si衬底表面之间合适的接触夹角可以实现直立GaAs纳米线的生长,该方法中所述HF酸对Si衬底表面自然氧化层的处理,当Si衬底表面的氧化层厚度为0.8nm时完成Si衬底表面自然氧化层的HF酸刻蚀处理,所述Si衬底表面自然氧化层被刻蚀为0.8nm厚度时可以使Ga液滴催化剂与Si衬底表面有合适的接触角度,当进行GaAs纳米线材料生长时,Ga催化剂液滴与Si衬底表面合适的接触夹角使GaAs纳米线直立的生长,所述Ga液滴催化剂在Si衬底表面形成后,停顿80s,所述停顿的80s可以使Ga液滴能够充分分散,保证液滴合适的大小,使Ga液滴催化剂与经过HF酸刻蚀处理的Si衬底表面有一个合适的表面接触角度,所述的这个合适的表面接触角度实现GaAs纳米线直立的生长。

2.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法,其特征在于,该方法利用Ga液滴作为催化剂,自催化的生长机制进行生长,利用HF酸处理Si衬底表面,使Si衬底表面的自然氧化层被刻蚀,本方法中Si衬底表面的自然氧化层被刻蚀后氧化层的厚度为0.8nm,Ga液滴催化剂与该氧化层厚度的Si衬底表面有一个接触角度,所述的这个接触角度适合GaAs纳米线直立的生长。

3.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法,其特征在于,利用HF酸对Si衬底表面氧化层处理的具体步骤为:1、将HF:H2O以1:10的比例配制刻蚀液,刻蚀条件为室温,在日光灯照射环境条件下进行刻蚀;2、将Si衬底放入配制好的刻蚀液中对Si衬底表面的自然氧化层进行刻蚀,刻蚀时间为2s;3、将Si衬底从刻蚀液中取出,利用椭偏仪测量Si衬底表面的氧化层膜厚,当氧化层厚度较厚,刻蚀时间较少,Si衬底表面氧化层厚度没有达到预期要求时,将Si衬底放入刻蚀液中继续刻蚀,直至Si衬底表面氧化层厚度达到本发明实现GaAs纳米线直立生长所要求的0.8nm厚度要求。

4.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法,其特征在于,在进行GaAs纳米线生长时,当Ga液滴催化剂在Si衬底表面生成时,停顿80s,停顿的所述80s可以使Ga液滴能够充分扩散并处于稳定状态,使Ga液滴为合适的大小,实现Ga液滴催化剂与经过HF酸刻蚀处理的Si衬底表面有一个合适的表面接触角度,该合适的表面接触角度可以实现指导GaAs纳米线直立生长。

5.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法,其特征在于,通过利用本发明提出的这种方法,首先,对Si衬底表面自然氧化层进行刻蚀处理使Ga液滴催化剂能与Si衬底表面有合适的接触角度,然后,在生长GaAs纳米线时,当Ga液滴生成时停留80s,使Ga液滴充分扩散并与Si衬底的接触处于稳定状态,最后,进行纳米线生长,获得直立的GaAs纳米线材料,解决现有自催化外延生长GaAs纳米线时,存在多重孪晶、纳米线的生长方向难以控制、出现大量倾斜纳米线、限制GaAs纳米线在器件中应用的问题,本发明所提出的方法可以实现直立的高质量GaAs纳米线材料,对推动GaAs纳米线器件性能的改善奠定材料基础。

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