本发明专利技术属于半导体材料技术领域，具体涉及一种硅纳米线的气－液－固相制备方法。是采用金属催化的ＶＬＳ生长技术，利用金属催化剂诱导制备硅纳米线，主要工艺步骤是：首先在Ｓｉ衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一薄层具有催化作用的金属（Ａｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｇａ或Ａｌ等），然后进行升温加热，利用金属与Ｓｉ衬底的共晶作用形成合金液滴，该液滴的直径和分布与金属的自身性质、衬底温度和金属层厚直接相关．此后，通过含Ｓｉ的源气体（ＳｉＨ４，Ｓｉ２Ｈ６，或ＳｉＣＩ４等）的气相输运或固体靶的热蒸发，使参与Ｓｉ纳米线生长的原子在液滴处凝聚成核。当这些原子数量超过液相中的平衡浓度以后，结晶便会在合金液滴的下部析出并最终生长成Ｓｉ纳米线，而合金则留在其顶部。也就是说，线状的结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成具有一定形状、直径和长度的Ｓｉ纳米线的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种硅纳米线的气-液-固 相制备方法。
技术介绍
纳米科学与技术是一门融合了诸多学科的新兴现代高新技术，而纳米 材料的制备与器件应用的研究是一个重要的发展方向.近年，由于一维纳米结构(如纳米 管、纳米杆、纳米线和纳米带)的特殊性质和潜在应用，引起了人们的浓厚研究兴趣.硅纳 米线作为一种新型的纳米半导体材料，随着直径尺寸的减小会呈现出表面效应、量子限制 效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应及库仑阻塞效应等新颖物理特性，由此使得它们在 磁、热、光、电和催化反应等方面具有显著不同于其它材料的物理性质，因而在光致发光、超 大规模集成电路、单电子检测、光探测器件、纳米传感器等方面具有十分重要的应用。作为硅纳米线的制备方法，大体上可分为物理法、化学法和综合法.物理法主要 包括LAD法、蒸发冷凝法和电弧放电法；化学法主要包括CVD法、溶液反应法、电化学法和聚 合法等；综合法主要包括蒸发悬浮液法和固-液相电弧放电法；而按生长机理划分主要有 VLS，SLS，VSS和OAG机制等其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种新的硅纳米线的气-液-固相制备方法。本专利技术硅纳米线的制备方法是采用金属催化的VLS生长技术.利用金属催化剂诱 导制备硅纳米线的，主要工艺步骤是首先在Si衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一 薄层具有催化作用的金属(Au，Fe, Ni，Ga或Al等)，然后进行升温加热，利用金属与Si衬 底的共晶作用形成合金液滴，该液滴的直径和分布与金属的自身性质、衬底温度和金属层 厚直接相关.此后，通过含Si的源气体(SiH4, Si2H6，或SiCI4等)的气相输运或固体靶的 热蒸发，使参与Si纳米线生长的原子在液滴处凝聚成核.当这些原子数量超过液相中的平 衡浓度以后，结晶便会在合金液滴的下部析出并最终生长成Si纳米线，而合金则留在其顶 部.也就是说，线状的结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成具有一定形状、直径和长 度的Si纳米线的。附图说明附图1为专利技术实施例方法制备的硅纳米线的相图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术加以详细描述。实施例首先在Si衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一薄层具有催化作用 的金属(Au，Fe, Ni，Ga或Al等)，然后进行升温加热，利用金属与Si衬底的共晶作用形成 合金液滴，该液滴的直径和分布与金属的自身性质、衬底温度和金属层厚直接相关.此后， 通过含Si的源气体(SiH4, Si2H6，或SiCI4等)的气相输运或固体靶的热蒸发，使参与Si纳 米线生长的原子在液滴处凝聚成核.当这些原子数量超过液相中的平衡浓度以后，结晶便 会在合金液滴的下部析出并最终生长成Si纳米线，而合金则留在其顶部.也就是说，线状 的结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成具有一定形状、直径和长度的Si纳米线。本专利技术方法制备的硅纳米线可广泛应用在场效应晶体管、场发射器件、太阳电池、 传感器以及集成电子器件等方面。权利要求一种硅纳米线的气 液 固相制备方法，其特征是采用金属催化的VLS生长技术.利用金属催化剂诱导制备硅纳米线的，主要工艺步骤是首先在Si衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一薄层具有催化作用的金属(Au，Fe，Ni，Ga或Al等)，然后进行升温加热，利用金属与Si衬底的共晶作用形成合金液滴，该液滴的直径和分布与金属的自身性质、衬底温度和金属层厚直接相关.此后，通过含Si的源气体(SiH4，Si2H6，或SiCI4等)的气相输运或固体靶的热蒸发，使参与Si纳米线生长的原子在液滴处凝聚成核.当这些原子数量超过液相中的平衡浓度以后，结晶便会在合金液滴的下部析出并最终生长成Si纳米线，而合金则留在其顶部.也就是说，线状的结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成具有一定形状、直径和长度的Si纳米线的。全文摘要本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种硅纳米线的气-液-固相制备方法。是采用金属催化的VLS生长技术，利用金属催化剂诱导制备硅纳米线，主要工艺步骤是首先在Si衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一薄层具有催化作用的金属(Au，Fe，Ni，Ga或Al等)，然后进行升温加热，利用金属与Si衬底的共晶作用形成合金液滴，该液滴的直径和分布与金属的自身性质、衬底温度和金属层厚直接相关.此后，通过含Si的源气体(SiH4，Si2H6，或SiCI4等)的气相输运或固体靶的热蒸发，使参与Si纳米线生长的原子在液滴处凝聚成核。当这些原子数量超过液相中的平衡浓度以后，结晶便会在合金液滴的下部析出并最终生长成Si纳米线，而合金则留在其顶部。也就是说，线状的结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成具有一定形状、直径和长度的Si纳米线的。文档编号B01J23/08GK101891145SQ20091002711公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日专利技术者熊长宏 申请人:熊长宏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硅纳米线的气－液－固相制备方法，其特征是采用金属催化的ＶＬＳ生长技术．利用金属催化剂诱导制备硅纳米线的，主要工艺步骤是：首先在Ｓｉ衬底表面上利用溅射或蒸发等工艺沉积一薄层具有催化作用的金属（Ａｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｇａ或Ａｌ等），然后进行升温加热，利用金属与Ｓｉ衬底的共晶作用形成合金液滴，该液滴的直径和分布与金属的自身性质、衬底温度和金属层厚直接相关．此后，通过含Ｓｉ的源气体（ＳｉＨ↓［４］，Ｓｉ↓［２］Ｈ↓［６］，或ＳｉＣＩ↓［４］等）的气相输运或固体靶的热蒸发，使参与Ｓｉ纳米线生长的原子在液滴处凝聚成核．当这些原子数量超过液相中的平衡浓度以后，结晶便会在合金液滴的下部析出并最终生长成Ｓｉ纳米线，而合金则留在其顶部．也就是说，线状的结晶是从衬底表面延伸，并按一定方向形成具有一定形状、直径和长度的Ｓｉ纳米线的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊长宏，
申请(专利权)人：熊长宏，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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