一种纳米线阵列器件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米线阵列器件的制备方法，该方法通过在生长纳米线的衬底上制备AlxGa1‑xAs薄膜作为牺牲层，纳米线生长在AlxGa1‑xAs上，用溶于丙酮溶液中的PMMA材料旋涂在纳米线样品表面完成PMMA对纳米线的固定。将被PMMA固定的纳米线样品放入HF酸腐蚀液中，利用HF酸对AlxGa1‑xAs具有腐蚀作用，而HF酸对GaAs或InAs、PMMA没有腐蚀作用，从而使衬底表面的AlxGa1‑xAs被腐蚀掉，GaAs纳米线及PMMA材料不与HF酸反应被完整的保留而得到可迁移的GaAs或InAs纳米线阵列。随后，在可迁移的纳米线阵列材料上表面制备p型金属电极，下表面制备n型金属电极，完成电极制备后将样品放进丙酮或甲苯溶液中浸泡除去PMMA并清洗干净后自然风干，获得GaAs或InAs纳米线阵列器件，解决现有技术中获得纳米阵列器件存在工艺困难的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米线阵列器件的制备方法
本专利技术属于新材料、新型纳米光电子器件领域，具体属于纳米光电子材料及器件领域中一种纳米线阵列器件的制备方法。
技术介绍
纳米材料是当今世界研究的热点，同时因其结构的特殊性，在纳米光电子器件方面得到广泛的应用。但因其独特的电学特性、光学特性，可以用来制备太阳能电池、光开关、纳米发电、场效应晶体管、发光二极管、纳米激光器、光电探测器等器件，在纳米电子和光电子领域得到快速的发展。自2002年有序阵列结构膜电池组件提出以来，基于有序阵列膜电池组件结构的研究便备受关注。将催化剂负载于电子导体的外部、将质子导体垂直负载在膜结构表面将大大提高催化剂的使用效率。纳米阵列材料的出现使得原本性能优良的超级电容器性能得到进一步提高，纳米阵列材料在超级电容器正负极的使用不仅为离子的扩散和电荷的传输提供快捷的通道，同时纳米阵列材料所具备的高比表面积还使得电荷的附着面积增大，从而改善材料的电容性能。针对于单根纳米线器件制备极其困难，且单根纳米线器件的制备方法对工艺要求极为苛刻，阻碍了纳米线器件在纳米电子和光电子领域的发展。传统的光电器件需要制备n型和p型电极实现对器件的电流注入，纳米线光电子器件同样需要n型和p型电极，但是单根纳米线器件的电极制备极其困难，且制备的器件光功率较低不能满足应用上的需要，如何采用简单的方法获得纳米线阵列是实现纳米线阵列器件制备的基础条件，获得可以迁移的纳米线阵列将会降低纳米线器件电极制备的难度，这将使实现功率较高的纳米线阵列器件成为可能。目前单根纳米线器件的制备工艺仍然比较复杂，需利用探针且在显微镜的条件下进行制备电极，而且单根纳米线的器件成品率仍然存在一个挑战。如何降低纳米线器件的制备工艺难度，是实现纳米线器件首要解决的难题。单根纳米线器件实现困难，因此，从纳米线材料入手，实现一种可以迁移的纳米线阵列材料将会降低纳米线器件制备的难度。根据上述单根纳米线器件制备存在的困难，本专利技术提出一种可迁移纳米线阵列材料的方法，用可迁移纳米线阵列材料实现纳米线阵列器件的方法，进一步降低单根纳米线器件制备存在的困难。
技术实现思路
本专利技术提出一种纳米线阵列器件的制备方法，该方法首先获得一种可迁移的纳米线阵列材料，获得纳米线阵列材料的方法依次为：1.在生长纳米线材料之前对衬底进行处理，在衬底表面外延生长30nm～50nm厚度的AlxGa1-xAs薄膜材料，AlxGa1-xAs中Al的组分为0.6≤x≤1，然后利用表面制备有AlxGa1-xAs薄膜材料的衬底生长纳米线材料；2.在生长完成纳米线材料的样品表面旋涂PMMA进行固化，等待PMMA材料固化后将放入HF酸腐蚀液中，利用HF酸对AlxGa1-xAs薄膜材料具有腐蚀作用，而HF酸对GaAs、InAs材料没有腐蚀作用，可以将衬底表面的AlxGa1-xAs薄膜材料作为牺牲层并腐蚀掉，GaAs、InAs纳米线材料及固化的PMMA材料不与HF酸反应被完整的保留，得到在纳米线相互之间由PMMA材料固化的纳米线阵列材料。用通过PMMA材料固定的纳米线阵列材料进行纳米线阵列器件的制备，在纳米线阵列材料的上表面制备p型Ti/Au合金金属电极，在纳米线阵列材料的下表面制备n型Ni/Au合金金属电极，制备n型和p型电极采用磁控溅射技术实现，n型和p型电极制备完成后将所制备样品放进丙酮或甲苯溶液中浸泡30～60分钟，浸泡后依次用酒精、去离子水进行清洗，最后让样品自然风干获得纳米线阵列器件，解决现有技术中获得纳米阵列器件存在工艺困难的难题，本专利技术提出的这种方法实现简单，可有效的获得纳米线阵列器件。为实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种纳米线阵列器件的制备方法，这种方法首先获得用PMMA材料固定的纳米线阵列材料，然后用所获得的用PMMA固定的纳米线阵列材料进行纳米线阵列器件的制备。上述一种纳米线阵列器件的制备方法，具体实现步骤如下：步骤一：衬底清洗，将用于GaAs或InAs纳米线生长的GaAs衬底用丙酮、无水乙醇、去离子水依次清洗并用氮气吹干；步骤二：将AlxGa1-xAs薄膜制备在清洗好的GaAs衬底上；步骤三：在步骤二处理后的衬底上生长纳米线材料；步骤四：将溶解在丙酮溶液中溶有PMMA材料的溶液滴在步骤三所生长的纳米线材料样品表面，然后让溶液自然风干使PMMA材料得到固化，实现用PMMA材料将纳米线阵列固定；步骤五：将步骤四中用PMMA固定的纳米线阵列样品放入HF酸溶液中，腐蚀过程直至AlxGa1-xAs薄膜牺牲层被完全腐蚀为止，取出被PMMA固定的纳米线阵列材料并用去离子水清洗干净，清洗后等待样品自然风干；步骤六：在被PMMA固定的纳米线阵列材料上表面制备p型金属电极，在被PMMA固定的纳米线阵列材料下表面制备n型电极；步骤七：将制备好电极且被PMMA固定的纳米线阵列样品放入丙酮或甲苯溶液中浸泡30分钟～60分钟，然后用无水乙醇、去离子水依次清洗获得洁净的样品，并将样品自然风干后获得纳米线阵列器件。该专利技术的有益效果在于：该方法首先获得一种用PMMA材料固定的可迁移的纳米线阵列材料，然后用这种可迁移的被PMMA固定的纳米线阵列材料进行纳米线阵列器件的制备，降低了实现纳米线器件的工艺难度，解决实现单根纳米线光电器件制备存在的技术难题，本专利技术通过获得用PMMA固定的纳米线阵列材料的方法实现了纳米线阵列器件的制备，得到功率较高的纳米线阵列器件，推动了纳米线阵列光电器件的应用进程。附图说明图1为本专利技术提出的一种纳米线阵列器件的制备方法的原理图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本专利技术。本专利技术提出一种纳米线阵列器件的制备方法，该方法首先获得一种可迁移的纳米线阵列材料，获得纳米线阵列材料的方法是通过在GaAs衬底上生长AlxGa1-xAs薄膜材料作为牺牲层，AlxGa1-xAs中Al的组分为0.6≤x≤1，将纳米线材料生长在AlxGa1-xAs薄膜上，纳米线材料生长完成后用溶于丙酮溶液的PMMA材料旋涂于样品表面并静置风干，这时PMMA材料固化将纳米线材料固定，然后把用PMMA材料固定的纳米线材料样品放入HF酸腐蚀液中，利用HF酸对AlxGa1-xAs薄膜材料具有腐蚀作用，而HF酸对GaAs、InAs材料没有腐蚀作用，AlxGa1-xAs牺牲层腐蚀掉，GaAs、InAs材料及固化的PMMA不被HF酸腐蚀被完整的保留，此时获得由PMMA材料固化的可迁移的纳米线阵列材料。将可迁移的纳米线阵列材料上表面制备p型金属电极，下表面制备n型电极，制备n型和p型电极采用磁控溅射技术实现，n型和p型电极制备完成后将所制备样品放进丙酮或甲苯溶液中浸泡30～60分钟，浸泡后依次用酒精、去离子水进行清洗，最后让样品自然风干获得纳米线阵列器件，解决现有技术中获得纳米阵列器件存在工艺困难的难题。下面结合附图和实施例对本专利技术提出的一种纳米线阵列器件的制备方法进行详细描述，实施例中所用衬底为GaAs衬底，纳米线材料为GaAs或InAs纳米线，牺牲层材料为AlxGa1-xAs薄膜，AlxGa1-xAs中Al的组分为0.6≤x≤1，厚度为5nm，固定纳米线阵列的试剂是用丙酮溶液溶解的PMMA材料。图1为本专利技术提出的一种纳米线阵列器件的制备方法的原理图，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米线阵列器件的制备方法，包括：n型Si掺杂GaAs衬底，30nm～50nm厚度的AlxGa1‑xAs薄膜牺牲层材料，直立的GaAs或InAs纳米线阵列材料，用于固定直立的GaAs或InAs纳米线阵列材料的PMMA材料，纳米线阵列材料上表面的Ti/Au合金金属电极，纳米线阵列材料下表面的Ni/Au合金金属电极，其特征在于：这种制备纳米线阵列器件的方法最重要的步骤是获得可迁移的纳米线阵列材料，所述这种可迁移纳米线阵列材料的实现方法具体步骤为：在生长纳米线的衬底表面制备30nm～50nm厚度的AlxGa1‑xAs薄膜，AlxGa1‑xAs中Al的组分为0.6≤x≤1，将纳米线生长在AlxGa1‑xAs薄膜上，将溶有PMMA材料的丙酮溶液旋涂在制备好的纳米线阵列材料样品表面，等待PMMA材料固化后获得被PMMA固定的纳米线阵列样品，然后，将所述被PMMA固定的纳米线样品放入HF酸腐蚀液中，利用HF酸溶液能够将AlxGa1‑xAs腐蚀而被去除，HF酸溶液不腐蚀GaAs纳米线或InAs纳米线材料及PMMA，不被HF酸溶液腐蚀的材料被完整的保留，获得被PMMA固定的可迁移纳米线阵列材料，采用磁控溅射技术在所述的可迁移纳米线阵列材料上表面制备p型Ti/Au合金金属电极，在所述的可迁移纳米线阵列材料下表面制备n型Ni/Au合金金属电极，最后将制备好p型、n型电极的样品放入丙酮或甲苯溶液中浸泡30分钟～60分钟，待PMMA材料溶解后用无水乙醇、去离子水依次清洗获得洁净的样品，将样品自然风干，实现本专利技术提出的这种纳米线阵列器件的制备。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米线阵列器件的制备方法，包括：n型Si掺杂GaAs衬底，30nm～50nm厚度的AlxGa1-xAs薄膜牺牲层材料，直立的GaAs或InAs纳米线阵列材料，用于固定直立的GaAs或InAs纳米线阵列材料的PMMA材料，纳米线阵列材料上表面的Ti/Au合金金属电极，纳米线阵列材料下表面的Ni/Au合金金属电极，其特征在于：这种制备纳米线阵列器件的方法最重要的步骤是获得可迁移的纳米线阵列材料，所述这种可迁移纳米线阵列材料的实现方法具体步骤为：在生长纳米线的衬底表面制备30nm～50nm厚度的AlxGa1-xAs薄膜，AlxGa1-xAs中Al的组分为0.6≤x≤1，将纳米线生长在AlxGa1-xAs薄膜上，将溶有PMMA材料的丙酮溶液旋涂在制备好的纳米线阵列材料样品表面，等待PMMA材料固化后获得被PMMA固定的纳米线阵列样品，然后，将所述被PMMA固定的纳米线样品放入HF酸腐蚀液中，利用HF酸溶液能够将AlxGa1-xAs腐蚀而被去除，HF酸溶液不腐蚀GaAs纳米线或InAs纳米线材料及PMMA，不被HF酸溶液腐蚀的材料被完整的保留，获得被PMMA固定的可迁移纳米线阵列材料，采用磁控溅射技术在所述的可迁移纳米线阵列材料上表面制备p型Ti/Au合金金属电极，在所述的可迁移纳米线阵列材料下表面制备n型Ni/Au合金金属电极，最后将制备好p型、n型电极的样品放入丙酮或甲苯溶液中浸泡30分钟～60分钟，待PMMA材料溶解后用无水乙醇、去离子水依次清洗获得洁净的样品，将样品自然风干，实现本发明提出的这种纳米线阵列器件的制备。2.根据权利要求1所述的一种纳米线阵列器件的制备方法，其特征在于，上述所述纳米线为GaAs纳米线、InAs纳米线，用于实现所述这种纳米线阵列器件的具体实现方法如下：步骤一：衬底清洗，将用于GaAs或InAs纳米线生长的GaAs衬底用丙酮、无水乙醇、去离子水依次清洗并用氮气吹干；步骤二：将AlxGa1-xAs薄膜制备在清洗好的GaAs衬底上；步骤三：在步骤二处理后的衬底上生长纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾慧民，魏志鹏，唐吉龙，亢玉彬，方铉，李洋，林逢源，王登魁，马晓辉，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22