纳米结构及其制造方法技术

纳米结构（１０，１０’，１０”，１０”’）包括高度导电的微晶层（１８）、双极纳米线（１６）以及另一个层（１８，３０）。高度导电的微晶层（１８）包括微晶材料和金属。使双极纳米线（１６）的一个末端附接到高度导电的微晶层（１８），并使其另一个末端附接到其它的层（１８，３０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术一般涉及。从半导体技术开始以来，一贯的趋势就朝向着更小的器件尺寸和更高的器件密度 的开发。结果，纳米技术已经看到爆炸性的成长，并已经产生相当大的利益。纳米技术主要 集中在纳米级结构或者其尺寸比常规半导体结构小5到100倍的结构的制造和应用。纳米 级结构的类别中包括纳米线。纳米线是像导线那样的结构，它所具有的至少一个线性尺寸(比如直径)介于约 Inm到SOOnm的范围中。应该理解，纳米线的直径也可以沿着长度方向而变化(比如从基部 处的几百个纳米到尖端处的几个纳米)。纳米线适于各种应用，这包括充当互连应用的常规 导线或者充当半导体器件。纳米线也是许多潜在的纳米级器件的构建模块，仅举几例，比如 纳米级场效应晶体管(FET)、p-n 二极管、发光二极管(LED)以及基于纳米线的传感器。附图说明参照下面的详细描述和附图，本专利技术的实施方式的特征和优点将变得很明显，在 附图中，相同的标号对应于相同或相似(可能不完全一样)的部件。为了简洁，具有先前描 述过的功能的标号可能在后面出现的附图中不再给予描述。图1是用于描绘纳米结构的实施方式的形成方法的实施方式的流程图；图2A和2B示意性地描绘了该纳米结构的实施方式的形成方法的实施方式；图3A到3C示意性地描绘了该纳米结构的另一个实施方式的形成方法的另一个实 施方式；图4A到4D示意性地描绘了该纳米结构的又一个实施方式的形成方法的又一个实 施方式；以及图5A到5C示意性地描绘了该纳米结构的实施方式的形成方法的另一个实施方式。具体实施例方式本文所揭示的纳米结构的实施方式有利地包括一个或多个双极纳米线，其至少一 个末端附连到高度导电的微晶层。在本文中，术语“双极纳米线”是指一种具有至少两个不同导电类型的多个部分的 纳米线。通常，例如，这些掺杂的部分沿着纳米线的长度方向延伸预定的距离，并且超越那 些接触到高度导电的微晶层的末端。纳米线可以是p-n或n-p纳米线。这种纳米线纳米结 构可能特别适合用作发射极和光电检测器。本文所揭示的纳米线也可以具有一个或多个位 于其中的异质结(即两种不同材料相遇之处的结)。纳米线也可以包括贯穿纳米线整个长 度的多个P型或η型部分和/或未掺杂的本征半导体区域(比如p-i-n或n-i-p)。多个部 分的纳米线的非限定性示例包括Ρ+-Ρ-Π-Π+或p+-p-i-n-n+，其中“P+”或“η+”表示比单独的 P或η更高的掺杂水平。在一些情况下，在纳米线与高度导电的微晶层形成接触的区域处，可能期望包括更高的掺杂水平。对于光电二极管，p+-p-i-n-n+纳米线可能是特别合适的， 其中更高的掺杂水平形成与各个高度导电的微晶层的欧姆接触。此外，双极纳米线可以包括形成于其中的量子阱或异质结构。p-i-n或n-i-p纳米 线纳米结构以及其中形成有量子阱或异质结构的纳米结构可能特别适合用作光电检测器 和发射器。在非限定性示例中，通过生长InP-InGaAsP-InP-InGaAsP-InP纳米线，可以形成 异质结构和量子阱，其中当InGaAsP部分的长度约为30nm时，每个InP-InGaAsP-InP部分 充当一个量子阱。例如，当InGaAsP部分更大(即其长度大于或等于IOOnm)时也可以形成 异质结构。在本文中，术语“高度导电”在指代微晶层时是指该层的电阻率约为1 μ ohm/cm到 100 μ ohms/cm。在一些情况下，电阻率约为1 μ ohm/cm到10 μ ohms/cm，在其它情况下，电阻 率小于50 μ ohms/cm。通常，电阻率越低，微晶层就越导电。在本文所揭示的方法的实施方式中，通常在生长过程中对纳米线进行掺杂。在一 些情况下，形成高度导电的微晶层所使用的金属材料足以提供期望的导电水平；这样，就可 以取消对高度导电的微晶层进行掺杂的额外处理步骤。现在参照图1，本方法的实施方式一般包括形成高度导电的微晶层，如标号100 处所示；以及生长双极纳米线，使得将双极纳米线的一个末端附接到高度导电的微晶层，且 将另一个末端附接到另一个层，如标号102处所示。应该理解，在下文中结合其它附图进一 步讨论图1所示方法的更详细的方面以及所得的纳米结构。图2A和2B—起描绘了本文所揭示的方法的实施方式。在本实施方式中，在基板 14上，设立金属材料/层12。应该理解，可以使用任何合适的基板14。基板14可以是透明 的或不透明的，这至少部分地取决于器件10的期望的最终用途(如图2B所示)。合适的基 板材料的更具体的示例包括，但不限于，石英、硅晶片金属箔(比如不锈钢箔)、玻璃、聚合 物、或它们的组合。应该理解，全局的高温(比如用于退火、层/纳米线生长等)可能会使某些基板材 料(比如聚合物)变差。这样，当使用这些材料作为基板14时，可能期望使用局部化的加 热(比如使用激光源)为退火提供热量，和/或为半导体材料、微晶和/或纳米线16的生 长提供热量。在一些情况下，可以使用激光光斑的扫描对更大的区域提供局部化的加热。可以设立金属材料/层12使之具有任何期望的配置，在本实施方式中，材料/层 12具有多个峰，在这些峰之间可以形成纳米线16 (图2B)。合适的金属的非限定性示例包括 钼、钛、钨、镍、钴、或用于形成硅化物或另一个高度导电的微晶层的任何合适的碱金属。可 以通过任何合适的沉积技术来设立金属材料/层12，包括，但不限于，溅射、蒸镀、化学汽相 沉积等。通常，可以设立金属材料/层12使之具有任何期望的厚度，并且该厚度可以沿着 已设立的材料/层12的长度方向发生变化。应该理解，在一些实施方式中，金属材料/层 12厚得足以向所得的导电微晶层18(图2B)提供足够大的电导率。作为非限定性示例，金 属材料/层12的厚度为约IOnm到约lOOnm。在金属材料/层12的至少一部分上，设立微晶材料/层20。微晶材料/层20可 以由微晶硅、微晶锗、或它们的合金构成。应该理解，微晶材料/层20可以是未掺杂的，或 者可以是带有P型导电性或η型导电性轻度掺杂的。通常(如下文进一步所描述的那样)，微晶材料/层20与金属材料/层12发生反应以形成高度导电的微晶层18 (其非限定性示 例包括硅化物或锗化物(比如硅化钼和/或锗化钼))。作为这种反应的结果，未掺杂的或 轻度掺杂的微晶材料/层20变为高度导电的。可以通过任何合适的技术(比如等离子体增强型化学汽相沉积(PECVD))来设立 微晶材料/层20，并达到任何期望的厚度(通常为约IOnm到约10，OOOnm)。应该理解，如 果期望将未掺杂的微晶材料/层20的整个厚度都转换成高度导电的微晶，则材料/层20 的厚度可能相对很薄。在一个实施方式中，金属材料/层12的厚度为约IOnm到约lOOOnm， 并且微晶材料/层20的厚度为约IOnm到约10，OOOnm。应该理解，各个材料/层12、20的 厚度可能至少部分地根据下列因素而变化微晶材料/层20是否是轻度掺杂的或未掺杂 的；是否期望对整个微晶材料/层20进行转换；期望所得的微晶层18有怎样的导电性等； 或者这些因素的组合。在一个非限定性的示例中，金属材料/层12约为IOOnm厚，微晶材 料/层20约为500nm厚。如图2A所示，在微晶材料/层20之一上，可以设立催化剂纳米颗粒22。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米结构（１０，１０’，１０”，１０”‘），包括：高度导电的微晶层（１８），所述高度导电的微晶层（１８）包括微晶材料和金属；双极纳米线（１６），所述双极纳米线（１６）具有一个附接到所述高度导电的微晶层（１８）的末端；以及其它的层（１８，３０），所述其它的层（１８，３０）附接到所述双极纳米线（１６）的另一个末端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：SY王，MRT谭，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：US[美国]