CN100376717C - 化学气相沉积过程中的介观尺度温区温度稳定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学气相沉积过程中的介观尺度温区温度稳定方法。它包括承载衬底的坩埚放入化学气相沉积装置中，通入反应气体，特征是，在承载衬底的坩埚上覆盖金属网。所述金属网尺寸与坩埚尺寸相同，网格的尺寸是0.1-1mm。金属网的材料不与气相物质和沉积物质发生化学反应。金属网的材料熔点高于化学气相的熔点，本发明有效消除了化学气相沉积过程中介观生长区域内各处温度分布的不均匀性，保证了沉积基底上介观区域内材料生长的温度一致性。尤其对纳米材料的可控均匀生长提供了有效途径。
Description
技术领域
本发明涉及用化学气相沉积法制备微小尺寸无机材料时，消除介观尺度(1nm～100nm)温区内温度在时间和空间上分布不均匀的方法。
背景技术
目前，在用化学气相沉积法制备微小尺寸无机材料，特别是纳米材料时，人们大多只关注材料在大量个体上的平均特性，忽视个体之间的一致性和可重复性。其重要原因之一，是因为个体的生长条件，特别是温度条件，需要在个体所处的介观尺度上控制，目前尚无有效的技术和办法。实际化学气相沉积装置的控温范围(均温区)尺寸都在厘米量级以上，该范围内各个介观尺度(1nm～100nm)温区的温度由于工作气体的流动，装置的保温性能的差异等因素的影响，很难保持一致。这就使在同一均温区里制备出的微小尺寸材料出现个体上的差异，而这种差异却影响着纳米材料的大规模应用。例如，要想制备纳米尺度上的阵列化纳米晶体管必须要求生长出来的纳米线长度和直径差异不大。而如果要想提高阵列化的炭纳米管对海水的电解效率，尺寸均匀的炭纳米管也是必须的。
发明内容
本发明的目的提供一种化学气相沉积过程中的介观尺度温区温度稳定方法。
它包括将承载衬底的坩埚放入化学气相沉积装置中，并通入反应气体进行化学气相沉积反应，在所述的承载衬底的坩埚上覆盖金属网，网格的尺寸是0.1-1mm，金属网的材料其熔点高于化学气相沉积过程中的最高温度，金属网的材料在化学气相沉积过程中，相对反应气体是惰性的，金属网的材料与化学气相沉积反应得到的沉积物的共晶温度高于化学气相沉积过程中的最高温度。
本发明有效消除了化学气相沉积过程中介观生长区域内各处温度分布的不均匀性，保证了沉积基底上介观区域内材料生长的温度一致性。尤其对纳米材料的可控均匀生长提供了有效途径。
具体实施方式
用化学气相沉积法制备微小尺寸无机材料时，消除介观尺度(1nm～100nm)温区内温度在时间和空间上分布不均匀的方法。它是用一张金属网覆盖在承载沉积衬底的坩埚内的沉积衬底上方，通过金属网的高导热特性使金属网自身和所覆盖的介观尺度空间内各处的温度随时保持一致。
本发明所述金属网尺寸与坩埚尺寸相同，网格的尺寸是0.1-1mm。金属网的材料在化学气相沉积过程中，相对反应气体是惰性的。金属网的材料其熔点高于化学气相沉积过程中的最高温度。金属网的材料与化学气相沉积反应得到的沉积物的共晶温度高于化学气相沉积过程中的最高温度。
实施例
硅纳米线的制备方法步骤如下：
1)用磁控溅射法在硅板的一个平面镀膜；
本例镀膜用金，膜厚为100nm，镀膜材料也可以是所有的三、五族元素或所有过渡金属元素中的一种或几种。
2)把镀膜过的硅板做为衬底放在坩埚里，再在坩埚上面覆盖一张铜金属网，网尺寸与坩埚尺寸一样，网格的尺寸是0.1mm、0.5mm、1mm；
本例选择铜做为金属网，是因为化学气相沉积过程中的最高温度为600℃，低于铜和反应时产生的硅的共晶温度，而且铜的熔点为1084℃，远高于反应时的最高温度。
3)将坩埚放入化学气相沉积装置中(真空和气氛两用石英管式炉)，抽真空，使炉中真空度为50Pa，加热炉管，使硅衬底温度为600℃；
4)将硅烷气体、氢气和氩气的混合气体送入管式炉，各气体用量分别为
硅烷气体 20％
氢气 30％
氩气 50％
5)经过三个小时的加热，从硅烷分解出来的硅沉积到镀有金膜的硅衬底上形成硅纳米线。
Claims (2)
1.一种化学气相沉积过程中的介观尺度温区温度稳定方法，它包括将承载衬底的坩埚放入化学气相沉积装置中，并通入反应气体进行化学气相沉积反应，其特征在于，在所述的承载衬底的坩埚上覆盖金属网，网格的尺寸是0.1-1mm，金属网的材料其熔点高于化学气相沉积过程中的最高温度，金属网的材料在化学气相沉积过程中，相对反应气体是惰性的，金属网的材料与化学气相沉积反应得到的沉积物的共晶温度高于化学气相沉积过程中的最高温度。
2.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积过程中的介观尺度温区温度稳定方法，其特征在于，所述金属网尺寸与坩埚尺寸相同。
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