一种基于ZnO纳米线的整流二极管的制作方法技术

本发明专利技术涉及化合物半导体材料、器件技术领域的一种基于ＺｎＯ纳米线的整流二极管的制作方法。本发明专利技术提供一种基于ＺｎＯ纳米线的整流二极管的制作方法，其步骤包括生长介质、制作ＺｎＯ纳米线定位标记、将ＺｎＯ纳米线转移并淀积在介质上、对ＺｎＯ纳米线进行定位、制作电极。本发明专利技术利用ＺｎＯ纳米线材料特性，经过上述工艺流程，制作出有别于传统ＰＮ结二极管整流特性的基于ＺｎＯ纳米线的整流二极管，基于ＺｎＯ纳米线的整流二极管在纳米光电子学和电子学、生物传感等领域具有潜在应用价值，本发明专利技术为以后制作纳米量级整流二极管器件带来了新的思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物半导体材料、器件领域，具体涉及一种基于ZnO纳米线的整流二极管 的制作方法。
技术介绍
ZnO是一种II 一 VI族直接带隙的新型多功能化合物半导体材料，被称为第三代宽禁带半 导体材料。ZnO晶体为纤锌矿结构，禁带宽度约为3.37eV，激子束缚能约为60meV。 ZnO具备 半导体、光电、压电、热电、气敏和透明导电等特性，在传感、声、光、电等诸多领域有着 广阔的潜在应用价值。近年来，对ZnO材料和器件的研究受到广泛关注。研究范围涵盖了ZnO体单晶、薄膜、量 子线、量子点等材料的生长和特性以及ZnO传感器、透明电极、压敏电阻、太阳能电池窗口 、表面声波器件、探测器及发光二极管(Light-emitting Diodes,縮写LED)等器件的制备 和研究方面。目前，已形成多种方法用于ZnO材料的生长，并且研制出若干种类的ZnO器件及 传感器，但是P型ZnO材料的生长，ZnO纳米器件的制备及应用等问题依然需要深入和系统的 研究。ZnO是目前拥有纳米结构和特性最为丰富的材料，已实现的纳米结构包括纳米线、纳米 带、纳米环、纳米梳、纳米管等等。其中， 一维纳米线由于材料的细微化，比表面积增加， 具有常规体材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，晶体质 量更好，载流子的运输性能更为优越。 一维纳米线不仅可以实现基本的纳米尺度元器件(如 激光器、传感器、场效应晶体管、发光二极管、逻辑线路、自旋电子器件以及量子计算机等 )，而且还能用来连接各种纳米器件，可望在单一纳米线上实现具有复杂功能的电子、光子 及自旋信息处理器件。一方面，随着纳米科技的发展，其研究将逐渐从纳米材料向纳米器件、电路及应用领域 发展。利用纳米材料的材料性能，实现新型纳米器件是一个重要研究方向。另一方面，整流 二极管作为电路的一种必要基本器件，现已能够制作出微米量级的二极管，但是纳米量级的 整流二极管还处于初步研究阶段，其工作机理和制作方法仍待于深入研究。由于ZnO材料内存在氧空位和锌间隙缺陷，呈现N型导电特性，P型ZnO材料较难生长，所以ZnO同质PN结较难实现。因此利用ZnO和大于ZnO功函数的金属之间功函数的差异(例如， Zn0功函数为4.4eV，而Au功函数为5. 3eV)，当大于ZnO功函数的金属与ZnO接触时，由于金 属的功函数大于半导体的功函数，即金属的费米能级低于半导体的费米能级，因此电子从半 导体流向金属，在半导体表面形成正的空间电荷区，能带向上弯曲，形成肖特基势垒。利用上述特点，制作出基于ZnO纳米线的整流二极管，这种有别于经典PN结二极管的整 流特点为今后制作纳米量级整流二极管器件带来了新的思路；同时由于ZnO材料拥有多种优 越性能，基于ZnO纳米线的整流二极管在纳米光电子学和电子学、生物传感等领域具有潜在 应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。 为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为 一种基于ZnO纳米线的整流二极管的制 作方法，其制作方法步骤如下(1) 在衬底的正面生长介质；(2) 在介质上面制作ZnO纳米线定位标记；(3) 将ZnO纳米线转移并淀积在介质；(4) 利用定位标记对ZnO纳米线进行定位；(5) 在介质上制作电极，且与ZnO纳米线相连。上述步骤(1)中生长介质是利用等离子体辅助化学气相沉积技术PECVD，在P— - Si器 件衬底的正面生长Si02作为介质。上述步骤(2)制作ZnO纳米线定位标记的过程如下在P— - Si器件衬底的正面依次进 行光刻定位标记图形、蒸发金属、金属剥离，形成周期性排列的十字型标记，为后续的ZnO 纳米线定位工艺提供十字型定位标记。上述步骤(3)将ZnO纳米线转移并淀积的过程如下将ZnO纳米线材料浸泡于异丙酮溶 液中，采用超声降解技术，使纳米线从生长衬底表面脱落，悬浮于异丙酮溶液；将含有ZnO 纳米线的异丙酮溶液滴于 + - Si器件衬底的正面，完成ZnO纳米线的转移和淀积。上述步骤(4)中对ZnO纳米线进行定位是在高倍显微镜下，观察ZnO纳米线，利用 十字型标记，为后续光刻工艺提供ZnO纳米线的准确位置。上述步骤(5)中电极是在介质上依次进行光刻电极图形，蒸发功函数大于ZnO功函数的 金属、金属剥离制得的，制得的电极与ZnO纳米线相连，得到整流二极管。与现有技术相比，本专利技术技术方案产生的有益效果如下5本专利技术利用N型ZnO纳米线材料和大于ZnO功函数的金属之间的势垒，制作出基于ZnO纳米 线的整流二极管，这种有别于经典PN结二极管的整流特点为今后制作纳米量级整流二极管器 件带来了新的思路；同时由于ZnO材料拥有多种优越性能，基于ZnO纳米线的整流二极管在纳 米光电子学和电子学、生物传感等领域具有潜在应用价值。附图说明图l为本专利技术制作方法的流程图2为使用本专利技术制作出来的整流二极管结构示意图3为使用本专利技术制作出来的整流二极管的整流特性测试曲线。附图标记l-衬底，2-介质，3-Zn0纳米线，4-电极。 具体实施例方式下面结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。参见图1和图2， ，其制作方法步骤如下(1) 在P— - Si器件衬底l的正面利用等离子体辅助化学气相沉积技术PECVD生长Si02， 作为介质2;(2) 在P— - Si器件衬底l的正面依次进行光刻定位标记图形、蒸发金属、金属剥离， 形成周期性排列的ZnO纳米线十字型标记，为后续的ZnO纳米线定位工艺提供十字型定位标记(3) 将ZnO纳米线材料浸泡于异丙酮溶液中，采用超声降解技术，使纳米线从生长衬底 表面脱落，悬浮于异丙酮溶液；将含有2!!0纳米线的异丙酮溶液滴于 + - Si器件衬底的正面 ，完成ZnO纳米线的转移和淀积；(4) 在高倍显微镜或者更高级的电子扫描显微镜SEM下，观察ZnO纳米线，利用十字型 标记，为后续光刻工艺提供ZnO纳米线的准确位置；(5) 在介质上依次进行光刻电极图形，蒸发金属Au、金属剥离制得电极，制得的电极 与ZnO纳米线相连，得到整流二极管。参见图3，图3为使用本专利技术制作出来的整流二极管的整流特性测试曲线，其测试条件为 :电极之间加扫描电压(-20V 15V)，横轴为电压，纵轴为电流。测试结果显示，在负电 压作用下，反向电流很小；随着正向电压增加到一定数值，电流随电压迅速增加。表明该器 件具有整流二极管特性，在纳米量级的电子学和光电子学领域具有应用前景。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本发 明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围 之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＺｎＯ纳米线的整流二极管的制作方法，其特征在于：制作方法步骤如下：　（１）在衬底的正面生长介质；　（２）在介质上面制作ＺｎＯ纳米线定位标记；　（３）将ＺｎＯ纳米线转移并淀积在介质上；　（４）利用定位标记对Ｚｎ Ｏ纳米线进行定位；　（５）在介质上制作电极，且与ＺｎＯ纳米线相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZnO纳米线的整流二极管的制作方法，其特征在于制作方法步骤如下(1)在衬底的正面生长介质；(2)在介质上面制作ZnO纳米线定位标记；(3)将ZnO纳米线转移并淀积在介质上；(4)利用定位标记对ZnO纳米线进行定位；(5)在介质上制作电极，且与ZnO纳米线相连。2.如权利要求l所述的基于ZnO纳米线的整流二极管的制作方法，其特征在于所述步骤(1) 中生长介质是利用等离子体辅助化学气相沉积技术PECVD，在P— - Si器件衬底的正面 生长Si02作为介质。3.如权利要求l所述的基于ZnO纳米线的整流二极管的制作方法，其特征在于所述步骤(2) 制作ZnO纳米线定位标记的过程如下在P— - Si器件衬底的正面依次进行光刻定位标 记图形、蒸发金属、金属剥离，形成周期性排列的十字型标记，为后续的ZnO纳米线定位工 艺提供十字型定位标记。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐静波，张海英，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]