專利名稱：在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料生長技術(shù)，主要是一種在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，半導體器件的尺寸日益減小，人們對器件高性能的需求意味著必須提升芯片和電路的集成度。因此，新型納米尺寸的材料成為了當今材料科學的研究熱點。在所有納米材料中，半導體納米材料因其獨特的性能并且易于與當今微電子集成技術(shù)結(jié)合，從而受到了廣泛的關(guān)注。一維半導體納米線是最低維度的可以傳輸電荷和光學激子的系統(tǒng)，并可以實現(xiàn)量子尺寸效應，是發(fā)展納米集成功能器件的重要材料。InAs納米線由于InAs本身具有電子遷移率高等優(yōu)勢，成為了一種關(guān)鍵的半導體納米線材料。目前，國內(nèi)外各科研小組對InAs納米線的外延生長方法主要可以分為兩類 一類是利用外加催化劑(最常見的是金)，在生長沉積InAs之前先沉積一層催化劑材料使其形成液滴，促進納米線的成核；另一類是對Si襯底進行預先處理，先腐蝕去掉Si襯底表面的自然氧化層，再利用蒸鍍的方法，人為地在Si表面淀積一薄層氧化硅，然后用濺射、化學腐蝕或者模板刻蝕等技術(shù)，使得氧化層露出開口，從而促進納米線的成核。雖然兩類方法都能制備出InAs納米線，但是過程相對繁瑣，如何用簡便易行的方法生長InAs成為了一個有意義的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其可不用對自然氧化的Si襯底進行處理，也不用外加催化劑，即可在Si襯底上生長InAs納米線。本發(fā)明提供一種在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，包括如下步驟在于步驟1 將自然氧化的襯底放在分子束外延設(shè)備樣品架上，將襯底升溫；步驟2 當襯底升至預定溫度后，再將襯底溫度降溫；步驟3 待襯底溫度穩(wěn)定后，打開h擋板，在襯底上沉積h層；步驟4 關(guān)閉^擋板，弛豫一段時間，使沉積的^層在襯底上不均勻的氧化層開口處形成h液滴；步驟5 然后同時打開h和As擋板，在沉積的h層上生長InAs納米線；步驟6:生長結(jié)束后，先關(guān)h擋板，再對襯底降溫，待襯底溫度降至450°C以下再關(guān) As擋板，完成InAs納米線的制備。其中所述的襯底的材料為Si。其中襯底升溫的溫度為500-800°C，再除氣5-30分鐘。其中在襯底上沉積h層的溫度為400°C到600°C。其中控制h的沉積量使其不至于覆蓋整個襯底表面。。
其中生長InAs納米線時As和In的束流比為10到120。其中生長結(jié)束后，對襯底降溫的溫度為450°C以下，再關(guān)As擋板。


為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖對本發(fā)明進一步詳細說明，其中圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是InAs納米線的X射線衍射圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明一種在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，包括如下步驟在于步驟1 將自然氧化的襯底放在分子束外延設(shè)備樣品架上，將襯底升溫，所述的襯底的材料為Si。步驟2 當襯底升至預定溫度后，再將襯底溫度降溫，所述襯底升溫的預訂溫度為 500-800°C，再除氣5-30分鐘。步驟3 待襯底溫度穩(wěn)定后，打開h擋板，在襯底上沉積h層，該h層的沉積溫度為400°C到600°C，沉積的時間小于10分鐘；此步驟是為了控制h的沉積量，使其不至于太多而完全覆蓋襯底表面，而是能夠在襯底表面擴散，為步驟4中形成h液滴創(chuàng)造合適的條件。步驟4 關(guān)閉^擋板，弛豫一段時間，使沉積的^層在襯底上不均勻的氧化層缺口處形成^液滴；此步驟是利用^的熔點較低，能夠在襯底表面形成液態(tài)擴散，最終在氧化層缺口處形成液滴，作為InAs納米線生長的成核源。步驟5 然后同時打開h和As擋板，在沉積的h層上生長InAs納米線，所述生長InAs納米線時As和In的束流比為10到120。步驟6 生長結(jié)束后，先關(guān)h擋板，再對襯底降溫，對襯底降溫的溫度為450°C以下，再關(guān)As擋板，待襯底溫度降至450°C以下再關(guān)As擋板，完成InAs納米線的制備。此步驟中先關(guān)^擋板，再關(guān)As擋板，是為了是InAs在富As的氛圍中繼續(xù)晶華，得到完整的晶體納米線。圖2分析結(jié)果表明了生長的納米線確為InAs納米線，且衍射峰對應的結(jié)構(gòu)主要為閃鋅礦結(jié)構(gòu)。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了較詳細具體的說明，所應理解的是，以上所述的僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神、思想和原則范圍內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，包括如下步驟在于步驟1 將自然氧化的襯底放在分子束外延設(shè)備樣品架上，將襯底升溫；步驟2 當襯底升至預定溫度后，再將襯底溫度降溫；步驟3 待襯底溫度穩(wěn)定后，打開^擋板，在襯底上沉積^層；步驟4 關(guān)閉擋板，弛豫一段時間，使沉積的層在襯底上不均勻的氧化層開口處形成h液滴；步驟5 然后同時打開h和As擋板，在沉積的h層上生長InAs納米線；步驟6 生長結(jié)束后，先關(guān)h擋板，再對襯底降溫，待襯底溫度降至450°C以下再關(guān)As 擋板，完成InAs納米線的制備。
2.如權(quán)利要求1所述的在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其中所述的襯底的材料為Si。
3.如權(quán)利要求1所述的在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其中襯底升溫的溫度為500-800°C，再除氣5-30分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其中在襯底上沉積h層的溫度為400°C到600°C。
5.如權(quán)利要求4所述的在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其中控制^ 的沉積量使其不至于覆蓋整個襯底表面。。
6.如權(quán)利要求1所述的在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其中生長 InAs納米線時As和In的束流比為10到120。
7.如權(quán)利要求1所述的在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，其中生長結(jié)束后，對襯底降溫的溫度為450°C以下，再關(guān)As擋板。
全文摘要
一種在自然氧化的Si襯底上生長InAs納米線的方法，包括如下步驟在于步驟1將自然氧化的襯底放在分子束外延設(shè)備樣品架上，將襯底升溫；步驟2當襯底升至預定溫度后，再將襯底溫度降溫；步驟3待襯底溫度穩(wěn)定后，打開In擋板，在襯底上沉積In層；步驟4關(guān)閉In擋板，弛豫一段時間，使沉積的In層在襯底上不均勻的氧化層開口處形成In液滴；步驟5然后同時打開In和As擋板，在沉積的In層上生長InAs納米線；步驟6生長結(jié)束后，先關(guān)In擋板，再對襯底降溫，待襯底溫度降至450℃以下再關(guān)As擋板，完成InAs納米線的制備。通過以上方法其可不用對自然氧化的Si襯底進行處理，也不用外加催化劑，即可在Si襯底上生長InAs納米線。
文檔編號H01L21/02GK102569034SQ201210033519
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者俞學哲, 王思亮, 王海龍, 趙建華 申請人:中國科學院半導體研究所