專(zhuān)利名稱(chēng)：利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體納米線(xiàn)的生長(zhǎng)方法。具體說(shuō)是利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法。
背景技術(shù)：
鍺(Ge)是一種重要的半導(dǎo)體材料，應(yīng)用于高速微電子學(xué)器件和紅外光學(xué)器件。與Si相比，Ge有更小的電子有效質(zhì)量，空穴有效質(zhì)量和更低的介電常數(shù)，并且體Ge的激子波爾半徑(24.3nm)比體Si的激子波爾半徑(4.9nm)大，所以，Ge會(huì)有更顯著的量子尺寸效應(yīng)。Ge的尺寸減小至納米量級(jí)，能改善Ge的間接帶隙的能帶結(jié)構(gòu)和材料的光學(xué)性質(zhì)。
由于Ge納米線(xiàn)材料的特殊性質(zhì)和潛在的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外研究者在探索各種生長(zhǎng)Ge納米線(xiàn)材料的方法。Hiroo Omi等人采用高指數(shù)面法在Si(113)晶面上生長(zhǎng)Ge納米線(xiàn)，所制得的Ge納米線(xiàn)取向一致，但其直徑和長(zhǎng)度的分布范圍很大。另外一種制備Ge納米線(xiàn)的方法是采用光刻技術(shù)在襯底上光刻出納米線(xiàn)的圖形，然后在光刻圖形上生長(zhǎng)Ge納米線(xiàn)，該方法所獲得的Ge納米線(xiàn)，雖然直徑和長(zhǎng)度比較均勻，但是取向不一致，無(wú)法陣列化，而且成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法。它能實(shí)現(xiàn)鍺納米線(xiàn)的直徑和長(zhǎng)度可控及排列有序化。
本發(fā)明的利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法包括首先采用普通的陽(yáng)極氧化的方法制備納米多孔氧化鋁模板，模板上的納米孔徑的孔為六角柱形并與模板面垂直呈有序并行排列，然后采用蒸發(fā)、濺射或噴金的方法在納米多孔氧化鋁模板的背面生長(zhǎng)一層金膜作為催化劑，再把鍍金的納米多孔氧化鋁模板放入化學(xué)氣相沉積裝置的生長(zhǎng)室，以高純鍺烷GeH4(純度為99.995％)為生長(zhǎng)氣源，氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，在500～800℃溫度下反應(yīng)生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.納米鍺線(xiàn)的直徑和長(zhǎng)度可控，可以通過(guò)控制納米多孔氧化鋁的孔徑來(lái)控制納米鍺的直徑；通過(guò)控制生長(zhǎng)時(shí)間來(lái)控制納米鍺的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度可達(dá)幾十微米。
2.可以得到陣列化的納米鍺線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例采用兩步陽(yáng)極氧化制備納米多孔氧化鋁模板，陽(yáng)極氧化時(shí)，陰極用鉛板，陽(yáng)極用純度為99.99％的鋁片，先將鋁片經(jīng)過(guò)超聲波清洗、退火、堿性除油、酸性浸漬和電解拋光工藝過(guò)程獲得表面潔凈光滑的鋁片，采用濃度為0.3mol/L草酸溶液在室溫下直流電壓恒定在40V進(jìn)行鋁的第一步陽(yáng)極氧化，氧化12小時(shí)后，用8％CrO3+6％H3PO4溶液在60℃的溫度腐蝕10小時(shí)去掉此氧化層，接著按第一步相同的條件進(jìn)行第二步陽(yáng)極氧化就能形成多孔氧化鋁的孔洞陣列，最后用HgCl2溶液和H3PO4溶液去除未被氧化的鋁形成貫通的氧化鋁模板。模板上的納米孔徑一般為5～100nm，此例為30nm，孔為六角柱形，與模板面垂直呈有序并行排列。然后在已穿孔的納米多孔氧化鋁模板背面，在室溫下噴一層金膜，作為催化劑，再將噴金的納米多孔氧化鋁模板放入化學(xué)相沉積裝置的生長(zhǎng)室；調(diào)節(jié)溫度控制器，使生長(zhǎng)溫度在720℃；同時(shí)使高純鍺烷(GeH4，純度99.995％)氣體以6sccm流量進(jìn)入生長(zhǎng)室。利用化學(xué)氣相淀積的高溫?zé)岱纸夥磻?yīng)生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)。反應(yīng)方程式如下生長(zhǎng)過(guò)程完成，待溫度降至室溫后取出樣品。
生長(zhǎng)過(guò)程中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，定時(shí)利用氮?dú)鈱⒋娣e在化學(xué)氣相沉積裝置機(jī)械泵中剩余的鍺烷從泵腔中趕走。
權(quán)利要求
1.利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法，其特征是它包括首先采用陽(yáng)極氧化的方法制備納米多孔氧化鋁模板，模板上的納米孔徑的孔為六角柱形并與模板面垂直呈有序并行排列，然后在納米多孔氧化鋁模板的背面生長(zhǎng)一層金膜作為催化劑，再把鍍金的納米多孔氧化鋁模板放入化學(xué)氣相沉積裝置的生長(zhǎng)室，以高純鍺烷為生長(zhǎng)氣源，在500～800℃溫度下反應(yīng)生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)。
2.按權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法，其特征是陽(yáng)極氧化，用鉛板作陰極，純度為99.99％的鋁片為陽(yáng)極。
3.按權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法，其特征是氧化鋁模板背面生長(zhǎng)金膜，可以采用蒸發(fā)、濺射或噴金的方法。
4.按權(quán)利要求1所述的利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法，其特征是所說(shuō)的納米孔徑為5～100nm。
全文摘要
本發(fā)明的利用氧化鋁模板生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)的方法包括首先采用陽(yáng)極氧化的方法制備納米多孔氧化鋁模板，模板上的納米孔徑的孔為六角柱形并與模板面垂直呈有序并行排列，然后在納米多孔氧化鋁模板的背面生長(zhǎng)一層金膜作為催化劑，再把鍍金的納米多孔氧化鋁模板放入化學(xué)氣相沉積裝置的生長(zhǎng)室，以高純鍺烷為生長(zhǎng)氣源，氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，在500～800℃溫度下反應(yīng)生長(zhǎng)鍺納米線(xiàn)。用本發(fā)明方法生長(zhǎng)納米鍺線(xiàn)的直徑和長(zhǎng)度可控，并可以得到陣列化的納米鍺線(xiàn)。
文檔編號(hào)C22C38/00GK1391237SQ0213611
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者黃靖云, 葉志鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)