一种在硅片上复合Ｉｎ２Ｏ３棒状纳米结构的半导体材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种在硅片上复合Ｉｎ２Ｏ３棒状纳米结构的半导体材料及其制备方法，其材料包括衬底，该衬底采用硅片，其衬底表面生长有Ｉｎ２Ｏ３晶体；所述的Ｉｎ２Ｏ３晶体长度为６０～１００μｍ，直径为０．６～１．６μｍ，棒状纳米结构表面光滑，没有附着任何杂质。其制备方法是以Ｉｎ颗粒作为原料，利用热蒸发方法生长得到Ｉｎ２Ｏ３棒状纳米结构。本发明专利技术具有大面积生长，成本低，重复性高等优点，可结合目前成熟的半导体硅集成电路工艺，适合于集成纳米光电子器件的制备，其特殊的光滑棒状纳米结构，粗细均匀，可用于制备纳米级晶体管或电阻，解决现有纳米结构作为电阻时阻值不均匀的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子材料、半导体材料与器件
，具体地说是一种在硅片上 复合ln203棒状纳米结构的半导体材料及其制备方法。
技术介绍
ln203是一种宽带隙透明半导体材料，其直接带隙在3. 55 3. 75eV范围内，具有 良好的导电性和较高的透光率。由于其独特的电学、化学和光学性质，ln203在化学、生物传 感、太阳能电池、光催化、执行器、光电子和平板显示等领域具有广泛的应用空间。近来，人们利用各种方法(溶液法，分子束外延，脉冲激光沉积，金属有机物化学 气相沉积等)制备出了各种不同的ln203纳米结构，例如纳米线、纳米带、纳米方块、八面体 及纳米箭等，并对这些纳米结构的光电特性进行了研究。但是能应用于大规模生产的方法 很少，且反应条件苛刻，生产成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种在硅片上复合ln203棒状纳米结构的半导体材 料，该材料可结合目前成熟的半导体硅集成电路工艺，适合于集成纳米光电子器件的制备， 其特殊的光滑棒状纳米结构，粗细均勻，可用于制备纳米级晶体管或电阻，解决现有纳米结 构作为电阻时阻值不均勻的问题。本专利技术的第二个目的在于提供在硅片上复合ln203棒状纳米结构的半导体材料的 制备方法，以解决现有ln203纳米材料制备方法条件苛刻，成本高的问题，提供一种低成本， 高重复性，适用于大规模工业生产的新方法。本专利技术的目的是这样实现的—种在硅片上复合ln203棒状纳米结构的半导体材料，该材料包括硅片衬底及 生长在该衬底表面的ln203晶体；所述ln203晶体为均勻的棒状纳米结构，其长度为60 lOOiim，直径为0. 6 1. 6iim，表面光滑。一种上述半导体材料的制备方法，该方法包括如下步骤a、将In颗粒作为源放到石英舟里，将清洗后并镀有金膜的硅片盖在石英舟上，硅 片与源的垂直距离为4 10mm ；b、将石英舟置于预先加热至700 1000°C、水平放置的管式生长炉的中部；c、管式生长炉中通入惰性气体Ar作为载气，在大气压强下反应120 240min ；d、取出石英舟和硅片，得到在硅片上复合ln203棒状纳米结构的半导体材料；其中步骤a中所述In颗粒的纯度为99. 999%;步骤c中所述通入的惰性气体Ar 的流量为0. 2 0. 6L/min。所述水平放置的管式生长炉由两根管组成，其中一根管长为70 100cm，直径为 6 10cm ；另一根管长为50 80cm，直径为3 5cm ；反应时，小口径管插入大口径管中，载气是直接通入到小口径管中。制备在硅片上复合ln203棒状纳米结构的半导体材料的方法，具体步骤包括如下a、把硅片清洗干净，镀上金膜，然后切成几小片；b、将水平放置的管式生长炉以5°C /min的速率加热到700 1000°C ；c、将纯度99. 999%的In颗粒作为源放到一个石英舟里，把一小片干净的镀了 金膜的硅片盖在石英舟的上面，作为衬底来收集反应生成物，硅片与源的垂直距离为4 10mm ；d、把石英舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；e、通入流量为0. 2 0. 6L/min的惰性气体Ar作为载气，在大气压强下反应120 240min ；f、取出石英舟和硅片，在硅片上面长有一层淡黄色的物质。本专利技术通过改变对热蒸发过程中一些参量，如催化剂，气体流量，反应温度，硅片 与源之间距离的控制，合成了 ln203棒状纳米结构。相对于以前合成的纳米结构，本专利技术的 突出特点是(1)所放硅片衬底位置不同。许多合成方法都把硅衬底放在气流的下流，与源 在同一水平位置，而本专利技术则把硅片直接放在与源的垂直方向上的某一位置；(2)压力只 需要是常压，降低了对设备的要求；(3)对载气的要求不高，只需要Ar就可以，不需要加02 等另外的气体；(4)方法简单，成本低，重复性好，而且是大面积的生长。且本专利技术采用硅片 作为衬底，将ln203棒状纳米结构生长在硅衬底上，可结合目前成熟的半导体硅集成电路工 艺，适合于集成纳米光电子器件的发展。本专利技术所提供的ln203棒状纳米结构及其制备方 法，克服现有技术的缺陷，实现了在硅片上制备大规模的ln203纳米结构，且方法简单，对设 备及制备条件要求不高，适合大规模生产。附图说明图1为本专利技术实施例1的X射线衍射图，图中所有的峰都是ln203的峰，物任何杂 质峰存在。图2为本专利技术实施例1大量材料的SEM图，图中ln203晶体长度为60 100 u m， 直径为0. 6 1. 6iim。图3为本专利技术实施例1放大倍数的SEM图，图中ln203晶体为均勻的棒状纳米结 构，表面光滑，没有附着任何杂质。具体实施例方式实施例1a、把硅片清洗干净，镀上金膜，然后切成1. 5cmX 1. 5cm的小片；b、将水平放置的管式生长炉以5°C /min的速率加热到800°C ；c、将1. 5g In颗粒(纯度99. 999% )作为源放到一个石英舟里，把一小片干净的 镀了金膜的硅片盖在石英舟的上面，作为衬底来收集反应生成物，硅片与源的垂直距离为 5mm ；d、把石英舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；e、炉中通入流量为0.5L/min的惰性气体Ar作为载气，在大气压强下反应240min ；f、取出石英舟和硅片，在硅片上长有一层淡黄色的物质，即制得所需材料。检测所制得的材料，结果如图1、图2、图3所示。图1显示所有的峰都是ln203的 峰，没有任何杂质峰存在。图2显示ln203晶体长度为60 100 u m,直径为0. 6 1. 6 y m。 图3显示ln203晶体为均勻的棒状纳米结构，棒状纳米结构表面光滑，没有附着任何杂质。实施例2a、把硅片清洗干净，镀上金膜，然后切成2cmX2cm的小片；b、将水平放置的管式生长炉以5°C /min的速率加热到900°C ；c、将lg In颗粒(纯度99. 999% )作为源放到一个石英舟里，把一小片干净的 镀了金膜的硅片盖在石英舟的上面，作为衬底来收集反应生成物，硅片与源的垂直距离为 8mm ；d、把石英舟放到预先加热好的水平管式炉的中部；e、炉中通入流量为0.6L/min的惰性气体Ar作为载气，在大气压强下反应 180min ；f、取出石英舟和硅片，在硅片上面长有一层淡黄色的物质，即制得所需材料。权利要求一种在硅片上复合In2O3棒状纳米结构的半导体材料，其特征在于该材料包括硅片衬底及生长在该衬底表面的In2O3晶体；所述In2O3晶体为均匀的棒状纳米结构，其长度为60～100μm，直径为0.6～1.6μm，表面光滑。2.—种权利要求1所述半导体材料的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤a、将In颗粒作为源放到石英舟里，将清洗后并镀有金膜的硅片盖在石英舟上，硅片与 源的垂直距离为4 10mm ；b、将石英舟置于预先加热至700 1000°C、水平放置的管式生长炉的中部；c、管式生长炉中通入惰性气体Ar作为载气，在大气压强下反应120 240min；d、取出石英舟和硅片，得到在硅片上复合ln203棒状纳米结构的半导体材料；其中步骤a中所述In颗粒的纯度为99. 999% ；步骤c中所述通入的惰性气体Ar的 流量为0. 2 0. 6L/min。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述水平放置的管式生长炉由两根管 组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在硅片上复合Ｉｎ↓［２］Ｏ↓［３］棒状纳米结构的半导体材料，其特征在于：该材料包括硅片衬底及生长在该衬底表面的Ｉｎ↓［２］Ｏ↓［３］晶体；所述Ｉｎ↓［２］Ｏ↓［３］晶体为均匀的棒状纳米结构，其长度为６０～１００μｍ，直径为０．６～１．６μｍ，表面光滑。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雁君，郁可，朱自强，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]