【技术实现步骤摘要】
一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法
本专利技术属于半导体材料领域，涉及一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法。
技术介绍
随着通信技术向着极高频、超大容量方向发展，要求通讯卫星上的关键部件如信号接收端与发射端，在极高频率、超大功率下工作。此时传统的半导体材料如Si、GaAs等已难以胜任。相比而言，金刚石材料由于具有宽带隙(5.5eV)、高载流子迁移率(特别是空穴迁移率比单晶Si、GaAs高得多)、低介电常数(5.7)、高的Johnson指标和Keyse指标(均高于Si和GaAs十倍以上)等等，成为极高频超高功率领域应用的最佳材料选择，因此也被誉为第四代半导体。虽然金刚石通过掺杂可呈现n型导电和p型导电，性能远超GaAs，GaN和SiC等材料，是目前最有希望的宽禁带高温半导体材料，但在实际高温系统应用中仍需克服长期可靠性的难题。且晶体质量较高的大尺寸金刚石制备与掺杂较困难，减缓了金刚石半导体技术的发展。目前公认的有效p型掺杂为硼、n型掺杂为磷(尚不成熟)。然而硼掺杂金刚石的电离能约为0.36eV，在室温下难于完全电...
【技术保护点】
1.一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于等离子体刻蚀金刚石是优先沿着金刚石的晶界处和晶面缺陷处进行刻蚀，得到高质量的单根硼掺杂金刚石纳米线，其有较大的比表面积的性质增加了载流子的密度，因此能够有更高的导电性；具体包括以下步骤：/n步骤1：硼掺杂金刚石膜的沉积；/n1.1硅衬底预处理：采用抛光硅片作为衬底，首先使用氢氟酸酸稀释溶液超声清洗，以去除表面的氧化硅层；再使用金刚石粉丙酮悬浊液超声后将衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗烘干；/n1.2硼掺杂金刚石膜的形核：将步骤1.1预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行硼掺杂金刚石膜的沉积；在利用分子泵获得高本底...
【技术特征摘要】
1.一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于等离子体刻蚀金刚石是优先沿着金刚石的晶界处和晶面缺陷处进行刻蚀，得到高质量的单根硼掺杂金刚石纳米线，其有较大的比表面积的性质增加了载流子的密度，因此能够有更高的导电性；具体包括以下步骤：
步骤1：硼掺杂金刚石膜的沉积；
1.1硅衬底预处理：采用抛光硅片作为衬底，首先使用氢氟酸酸稀释溶液超声清洗，以去除表面的氧化硅层；再使用金刚石粉丙酮悬浊液超声后将衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗烘干；
1.2硼掺杂金刚石膜的形核：将步骤1.1预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行硼掺杂金刚石膜的沉积；在利用分子泵获得高本底真空后，在氢气下激发等离子体，待衬底温度达到一定温度后通入甲烷并且由氢气作为载气通过鼓泡法将硼酸三甲酯带入腔室进行形核；
1.3硼掺杂金刚石膜的生长：硼掺杂金刚石的形核完成后，进行低硼浓度掺杂的金刚石膜生长；
步骤2：研磨；
将所沉积的掺硼金刚石膜进行研磨，获得低粗糙度的硼掺杂金刚石膜表面；
步骤3：硼掺杂金刚石膜表面洁净化；
对研磨后硼掺杂金刚石膜表面进行超声清洗，以去除由于机械研磨残留的金刚石粉，之后将硼掺杂金刚石膜置于硫酸和硝酸的混合溶液中煮沸，以去除由于研磨过程中残留的研磨盘的磨屑；
步骤4：硼掺杂金刚石纳米线阵列的制备；
将经过酸洗处理后的硼掺杂金刚石薄膜放入电感耦合等离子体反应离子装置中使用氧气和氯气进行无掩模刻蚀，制备硼掺杂金刚石纳米线阵列；
步骤5：硼掺杂金刚石纳米线阵列的氢化
为进一步增强硼掺杂金刚石导电性，将硼掺杂金刚石纳米线阵列通过在氢等离子体下刻蚀成为有氢终端的硼掺杂金刚石纳米线阵列；
步骤6：单根硼掺杂金刚石纳米线的制备
把氢化后的硼掺杂金刚石纳米线阵列放入氢氟酸溶液中，将硅衬底去除；
步骤7：绝缘衬底支撑单根硼掺杂金刚石纳米线
使用去离子水清洗后，将洁净的绝缘衬底放入到含有单根硼掺杂金刚石纳米线的去离子水中，使用超声设备进行超声分散，使单根硼掺杂纳米线分布在绝缘衬底上。
2.根据权利要求1所述一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于步骤1.2所述的硼掺杂金刚石膜的形核过程中，氢气和甲烷流量分别为100-200sccm和5-20sccm；氢气载气流量0.5-40sccm；反应室压力为3-6kPa，衬底偏压为30-80V，微波功率为700-1400W，形核时间15-45min。
3.根据权利要求1所述一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于步骤1.3所述的硼掺杂金刚石膜的生...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘金龙，刘彦辉，李成明，原晓芦，魏俊俊，陈良贤，安康，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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