5]4)繼續(xù)在PECVD系統(tǒng)中覆蓋一層適當(dāng)厚度的非晶硅層作為前驅(qū)體介質(zhì)層；100°C _400°C下覆蓋一層適當(dāng)厚度的非晶硅層。
[0026]5)在真空中或者氫氣、氮氣等非氧化性氣氛中退火(溫度在280-500 °C )，在280°C _500°C下，催化液滴被激活后可以吸收周圍的非晶硅，從而可以誘導(dǎo)生長出平面硅納米線，在襯底晶格作用下，納米線沿著襯底特殊晶向生長，形成外延生長的平面硅納米線。
[0027]6)利用陽極鍵合等轉(zhuǎn)移技術(shù)把生長的外延納米線轉(zhuǎn)移到其他目標(biāo)襯底上。
[0028]實施例2、藍(lán)寶石襯底上外延定向生長平面硅納米線包括以下步驟:
[0029]1)采用藍(lán)寶石R(ll_20)襯底，分別用丙酮、異丙醇、酒精、去離子水溶液對襯底處理，除去襯底的表面附著物。
[0030]2)利用shadow mask為掩模板蒸鍍In、Sn或者ΙΤ0等誘導(dǎo)金屬圖案(厚度在幾個納米到幾十個納米，)。誘導(dǎo)金屬的圖案既可以用掩膜板，也可以利用現(xiàn)有的光刻技術(shù)、納米壓印技術(shù)得到。
[0031]3)在PECVD系統(tǒng)中，在1-50W功率、200°C -400°C的溫度下利用等離子體處理技術(shù)使之形成直徑在幾十納米到幾個微米之間的納米催化顆粒；
[0032]4)繼續(xù)在PECVD系統(tǒng)中覆蓋一層適當(dāng)厚度的非晶硅層作為前驅(qū)體介質(zhì)層；2°C _400°C下覆蓋一層適當(dāng)厚度的非晶硅層。
[0033]5)在真空中或者氫氣、氮氣等非氧化性氣氛中退火(溫度在280-600 °C )，在280°C _600°C下，催化液滴被激活后可以吸收周圍的非晶硅，從而可以誘導(dǎo)生長出平面硅納米線，在襯底晶格作用下，納米線沿著襯底特殊晶向生長，形成外延生長的平面硅納米線。
[0034]6)利用陽極鍵合等轉(zhuǎn)移技術(shù)把生長的外延納米線轉(zhuǎn)移到其他目標(biāo)襯底上。
[0035]外延線的生長調(diào)控是指通過調(diào)整H2等離子體處理功率、時間，覆蓋非晶硅的溫度及厚度、退火溫度和時間等參數(shù)來實現(xiàn)的。例如，可以通過調(diào)整H2離子體處理功率、時間控制得到的催化金屬顆粒的直徑，從而可以實現(xiàn)對納米線直徑的控制。
[0036]誘導(dǎo)金屬既可以是In、Bi或者Sn，也可以是其他可以誘導(dǎo)生長平面納米線的金屬。
[0037]外延生長的納米線既可以是硅納米線，也可以是鍺納米線以及其他可誘導(dǎo)生長的半導(dǎo)體納米線，納米線既可以是本征納米線也可以是摻雜納米線。
[0038]納米的生長既可以是沿著某晶格方向的晶格外延生長，也可以是沿著某特定晶向切割后形成的圖形的圖形外延生長。生長外延納米線的襯底既可以是Si襯底，也可以是藍(lán)寶石等與所生長納米線晶格所匹配的晶體襯底。
[0039]納米線的轉(zhuǎn)移技術(shù)既可以是陽極鍵合技術(shù)，也可以是其他納米線的轉(zhuǎn)移技術(shù)。
[0040]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.外延定向生長、轉(zhuǎn)移和集成平面半導(dǎo)體納米線的方法，其特征是步驟如下:1)對晶體襯底處理，去掉表面氧化層；2)蒸鍍In、Sn誘導(dǎo)金屬膜，生長出金屬膜圖案，金屬膜厚度在幾個納米到幾十個納米；3)在PECVD系統(tǒng)中利用等離子體處理技術(shù)，在溫度2000C -500°C、功率2W-50W時進(jìn)行處理，使金屬膜收縮成為直徑在幾十納米到幾微米之間的準(zhǔn)納米金屬催化顆粒；4)繼續(xù)在PECVD系統(tǒng)中覆蓋生長一層幾納米至幾百納米的非晶硅層作為前驅(qū)體介質(zhì)層；5)非晶硅層在真空中或者氫氣、氮氣等非氧化性氣氛中退火、溫度在280-500 °C，利用IP-SLS生長模式在非晶硅層生長獲得外延硅或鍺納米線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:利用陽極鍵合轉(zhuǎn)移技術(shù)把生長的外延納米線轉(zhuǎn)移到其他目標(biāo)襯底上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:通過調(diào)整生長過程中等離子體處理時間功率及溫度、覆蓋非晶硅厚度及生長的溫度條件、退火溫度及時間等參數(shù)來調(diào)控外延硅納米線的生長，得到直徑、長度、生長方向可調(diào)的外延硅納米線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:誘導(dǎo)金屬是In、Bi或者Sn，或是其他可以誘導(dǎo)生長平面納米線的金屬。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:外延生長的納米線是硅納米線或鍺納米線以及其他可誘導(dǎo)生長的半導(dǎo)體納米線，納米線是本征納米線或摻雜納米線。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:誘導(dǎo)金屬的圖案既用掩膜板，或利用光刻技術(shù)、納米壓印技術(shù)得到。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:納米的生長既能沿著某晶格方向的晶格外延生長，或沿著某特定晶向切割后形成的圖形外延生長。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:生長外延納米線的襯底既可以是Si襯底，也可以是藍(lán)寶石等與所生長納米線晶格所匹配的晶體襯底。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:生長外延納米線的襯底既可以是平面襯底，也可以是平面襯底沿著某個晶向切割后的圖形襯底。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長納米線的方法，其特征在于:納米線的轉(zhuǎn)移技術(shù)是陽極鍵合技術(shù)，或其他納米線的轉(zhuǎn)移技術(shù)。
【專利摘要】外延定向生長、轉(zhuǎn)移和集成平面半導(dǎo)體納米線的方法，步驟如下：1)對晶體襯底處理，去掉表面氧化層；2)蒸鍍In、Sn誘導(dǎo)金屬膜，生長出金屬膜圖案，膜厚度在幾個納米到幾十個納米；3)在PECVD系統(tǒng)中利用等離子體處理技術(shù)，在溫度200℃-500℃、功率2W-50W時進(jìn)行處理，使金屬膜收縮成為直徑在幾十納米到幾微米之間的準(zhǔn)納米金屬催化顆粒；4)繼續(xù)在PECVD系統(tǒng)中覆蓋生長一層幾納米至幾百納米的非晶硅層作為前驅(qū)體介質(zhì)層；5)非晶硅層在真空中或非氧化性氣氛中退火，利用IP-SLS生長模式在非晶硅層生長獲得外延硅或鍺納米線。為基于平面半導(dǎo)體納米線的場效應(yīng)晶體管、傳感器和光電器件提供了關(guān)鍵技術(shù)。
【IPC分類】C30B33/02, C30B29/08, C30B23/02, C30B29/02, C30B29/06, C30B25/02, H01L21/02, B82Y40/00
【公開號】CN105239156
【申請?zhí)枴緾N201510586924
【發(fā)明人】余林蔚, 許明坤, 薛兆國, 王吉米, 李成棟
【申請人】南京大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月15日