CN102719888A

CN102719888A - 具有纳米微结构基板的制备方法

Info

Publication number: CN102719888A
Application number: CN2011100768864A
Authority: CN
Inventors: 魏洋; 范守善
Original assignee: Tsinghua University; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: CN102719888B; JP2012206927A; JP5783881B2; TW201239948A; TWI464778B

Abstract

本发明涉及一种具有纳米微结构基板的制备方法。该具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层；在基底的外延生长面垂直生长外延层；以及，去除所述碳纳米管层，得到至少一表面具有纳米微结构的具有纳米微结构基板。所述具有纳米微结构基板的制备方法工艺简单，成本低廉。

Description

具有纳米微结构基板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有纳米微结构基板的制备方法。

背景技术

在现有技术中，制作各种半导体设备时，常需要制作具有数十纳米到数百纳米的微细结构的纳米图形。具有所述微细结构的纳米图形的制作方法主要有光或电子束的光刻方法。

为了适应集成电路技术的迅猛发展，在现有的光学光刻技术上努力突破分辨率极限的同时，下一代光刻技术在最近几年内获得大量的研究。例如，深紫外光刻技术采用波长13~14nm的光源和精度极高的反射式光学系统，有效降低了折射系统中强烈的光吸收，但工艺繁杂、造价昂贵的光刻系统，限制了该技术的应用。

上世纪九十年代以来，一种新的纳米图形的制作工艺得到了发展（请参见Chou S Y, Krauss P R, Renstorm P. Imprint of sub 25 nm vias and trenches in polymers. Appl. Phys. Lett., 1995, 67(21): 3114-3116）。所述制作纳米图形的新技术，在本领域中被称作纳米压印或者纳米压印平板印刷术。纳米压印是指采用绘有纳米图形的模板将基片上的抗蚀剂（resist）薄膜压印纳米图形，再对基片上的纳米图形进行处理，如刻蚀、剥离等，最终制成具有纳米结构的图形和半导体器件。以纳米压印技术形成纳米图案的方法，通过采用具有纳米图形的硬性模板压印抗蚀剂层形成纳米图案，而不需要依赖任何辐射曝光形成。所以，纳米压印技术可以消除在常规的光刻方法中所必须的比如对光的波长的限制，以及在抗蚀剂和基底内粒子的反向散射，和光干扰等限制条件，以实现更高的分辨率。因此，相对于光刻技术，纳米压印技术具有制作成本低、简单易行、效率高的优点，具有广阔的应用前景。

由于纳米压印技术通过机械方式使聚合物抗蚀剂变形，而不是通过改变平板印刷术的抗蚀剂的化学性能实现。因此，纳米压印技术对聚合物抗蚀剂具有较高的要求，即该聚合物抗蚀剂应为热塑型或光固化型，且具有良好的成膜性，模量高，保持形变能力，且固化后容易脱模，使得模板与抗蚀剂分离后，该抗蚀剂仍然可以保留在基底。现有技术中，纳米压印的抗蚀剂主要有，硅橡胶系列，环氧树脂系列，丙烯酸酯系列，聚苯乙烯系列等。

1998年6月30日公告的美国专利5,772,905，公开了一种聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为纳米压印抗蚀剂的技术方案，通过将聚甲基丙烯酸甲酯在硅片上旋转浇铸成膜，再采用热压的方法在基底上形成纳米图形。所公开的纳米压印的方法要求加热纳米压印抗蚀剂（约200oC）使之产生塑性形变，然后再将纳米压印抗蚀剂冷却（低于PMMA的玻璃化转变温度Tg，约105oC）固化成型后，除去模板从而形成纳米级图形。但是，由于聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化转变温度较高，使得该方法中的加热温度过高，使得该纳米压印抗蚀剂的力学稳定性降低，与模板的粘附性强，难以脱模，得到的图形不平整，使获得的纳米图形的分辨率较低。现有技术中，为了提高纳米图形的分辨率，在压印之前，常常需要对模板进行预处理，但是模板的预处理过程繁杂，因此提高了纳米压印的工艺复杂度，以及成本，该方法不利于实际应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种工艺简单，成本低廉，且不会对基底表面造成污染的具有纳米微结构基板的制备方法。

一种具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层；在基底的外延生长面垂直生长外延层，所述外延层为由碳纳米管层中的碳纳米管间隔的非连续性的外延层；以及，去除所述碳纳米管层，得到表面具有纳米微结构的基板。

一种具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置第一碳纳米管层；在基底的外延生长面生长一连续的第一外延层并覆盖第一碳纳米管层；在所述连续的第一外延层表面设置第二碳纳米管层；在所述连续的第一外延层表面垂直生长一第二外延层，所述第二外延层为由碳纳米管层中的碳纳米管间隔的非连续性的外延层；以及去除所述连续的第一外延层表面设置的所述第一碳纳米管层，得到一具有纳米微结构基板。

一种具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层；在基底的外延生长面生长一连续的外延层并覆盖所述碳纳米管层；在所述连续的外延层的表面设置一碳纳米管层；在所述连续的外延层的表面垂直生长外延层，该外延层为由碳纳米管层中的碳纳米管间隔的非连续性的外延层；去除所述连续的外延层表面设置的碳纳米管层；剥离移除基底及所述基底的外延生长面设置的碳纳米管层，得到具有纳米微结构基板。

与现有技术相比，由于在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层而获得图形化的掩模的方法工艺简单、成本低廉，大大降低了具有纳米微结构基板的制备成本，同时降低了对环境的污染。进一步，所述包括碳纳米管层的外延结构使得外延结构具有广泛用途。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的具有纳米微结构基板的制备方法的工艺流程图。

图2为本发明采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图3为图2中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。

图4为本发明采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图5为本发明采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为本发明实施例中采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图7为本发明第二实施例提供的具有纳米微结构基板的制备方法的工艺流程图。

图8为本发明第二实施例提供的外延层生长过程示意图。

图9为本发明第二实施例制备的外延结构截面的扫描电镜照片。

图10为本发明第二实施例制备的外延结构界面处的透射电镜照片。

图11为本发明第三实施例提供的具有纳米微结构基板的制备方法的工艺流程图。

主要元件符号说明

具有纳米微结构基板	10, 20, 30
		基底	100
基础基底	200
		外延生长面	101、201
碳纳米管层	102
		沟槽	103
外延层	104
		外延晶粒	1042
微结构	108、208
		第一碳纳米管层	202
第二碳纳米管层	207
		孔洞	203
第一外延层	204
		第二外延层	209
开口	105、205
		表面	206
外延晶粒	2042
		外延薄膜	2044
缓冲层	2045
		碳纳米管片段	143
碳纳米管	145

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明第一实施例提供的一种具有纳米微结构基板的制备方法。

请参阅图1，本发明实施例提供一种具有纳米微结构基板10的制备方法，其具体包括以下步骤：

S11：提供一基底100，且该基底100具有一支持外延层生长的外延生长面101；

S12：在所述基底100的外延生长面101设置一碳纳米管层102；

S13：在基底100的外延生长面101垂直生长外延层104；

S14：去除所述碳纳米管层102，得到具有纳米微结构108的具有纳米微结构基板10。

步骤S11中，所述基底100提供了生长外延层104的外延生长面101。所述基底100的外延生长面101是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等杂质。所述基底100可以为单层或多层结构。当所述基底100为单层结构时，该基底100可以为一单晶结构体，且具有一晶面作为外延层104的外延生长面101。所述单层结构的基底100的材料可以为SOI(silicon on insulator，绝缘基底上的硅)、LiGaO2、LiAlO2、Al2O3、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP:Zn 或GaP:N等。当所述基底100为多层结构时，其需要包括至少一层所述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为外延层104的外延生长面101。所述基底100的材料可以根据所要生长的外延层104来选择，优选地，使所述基底100与外延层104具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基底100的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基底100不限于所述列举的材料，只要具有支持外延层104生长的外延生长面101的基底100均属于本发明的保护范围。

步骤S12中，所述碳纳米管层102为包括多个碳纳米管的连续的整体结构。所述碳纳米管层102与所述基底100的外延生长面101直接接触设置。所述碳纳米管层102中多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层102表面的方向延伸。当所述碳纳米管层102设置于所述基底100的外延生长面101时，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的延伸方向基本平行于所述基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层的厚度为1纳米~100微米，或1纳米~1微米，或1纳米~200纳米，优选地厚度为10纳米~100纳米。所述碳纳米管层102为一图形化的碳纳米管层102。所述“图形化”是指所述碳纳米管层102具有多个开口105，该多个开口105从所述碳纳米管层102的厚度方向贯穿所述碳纳米管层102。当所述碳纳米管层102覆盖所述基底100的外延生长面101设置时，从而使所述基底100的外延生长面101对应该开口105的部分暴露以便于生长外延层104。所述开口105可以为微孔或间隙。所述开口105的尺寸为10纳米~500微米，所述尺寸是指所述微孔的孔径或所述间隙的宽度方向的间距。所述开口105的尺寸为10纳米~300微米、或10纳米~120微米、或10纳米~80微米、或10纳米~10微米。开口105的尺寸越小，有利于在生长外延层的过程中减少位错缺陷的产生，以获得高质量的外延层104。优选地，所述开口105的尺寸为10纳米~10微米。进一步地，所述碳纳米管层102的占空比为1:100~100:1，或1:10~10:1，或1:2~2:1，或1:4~4:1。优选地，所述占空比为1:4~4:1。所谓“占空比”指该碳纳米管层102设置于基底100的外延生长面101后，该外延生长面101被碳纳米管层102占据的部分与通过开孔105暴露的部分的面积比。

进一步地，所述“图形化”是指所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的排列方式是有序的、有规则的。例如，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的轴向均基本平行于所述基底100的外延生长面101且基本沿同一方向延伸。或者，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的轴向可有规律性地基本沿两个以上方向延伸。或者，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管的轴向沿着基底100的一晶向延伸或与基底100的一晶向成一定角度延伸。所述碳纳米管层102中沿同一方向延伸的相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。

在所述碳纳米管层102具有如前所述的开口105的前提下，所述碳纳米管层102中多个碳纳米管也可无序排列、无规则排列。

优选地，所述碳纳米管层102设置于所述基底100的整个外延生长面101。所述碳纳米管层102中的碳纳米管可以为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种，其长度和直径可以根据需要选择。

所述碳纳米管层102用作生长外延层104的掩模。所谓“掩模”是指该碳纳米管层102用于遮挡所述基底100的部分外延生长面101，且暴露部分外延生长面101，从而使得外延层104仅从所述外延生长面101暴露的部分生长。由于碳纳米管层102具有多个开口105，所以该碳纳米管层102形成一图形化的掩模。当碳纳米管层102设置于基底100的外延生长面101后，多个碳纳米管沿着平行于外延生长面101的方向延伸。由于所述碳纳米管层102在所述基底100的外延生长面101形成多个开口105，从而使得所述基底100的外延生长面101上具有一图形化的掩模。可以理解，相对于光刻等微电子工艺，通过设置碳纳米管层102作为掩模进行外延生长的方法工艺简单、成本低廉，不易在基底100的延生长面101引入污染，而且绿色环保，可以大大降低了外延结构10的制备成本。

可以理解，所述基底100和碳纳米管层102共同构成了用于生长外延结构的衬底。该衬底可用于生长不同材料的外延层104，如半导体外延层、金属外延层或合金外延层。该衬底也可用于生长同质外延层，从而得到一同质外延结构。

所述碳纳米管层102可以预先形成后直接铺设在所述基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层102为一宏观结构，且所述碳纳米管层102为一个自支撑的结构。所谓“自支撑”指该碳纳米管层102不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身状态，即将该碳纳米管层102置于（或固定于）间隔特定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管层102能够悬空保持自身状态。由于碳纳米管层102为自支撑结构，所述碳纳米管层102不必要通过复杂的化学方法形成在基底100的外延生长面101。进一步优选地，所述碳纳米管层102为多个碳纳米管组成的纯碳纳米管结构。所谓“纯碳纳米管结构”是指所述碳纳米管层在整个制备过程中无需任何化学修饰或酸化处理，不含有任何羧基等官能团修饰。

所述碳纳米管层102还可以为一包括多个碳纳米管以及添加材料的复合结构。所述添加材料包括石墨、石墨稀、碳化硅、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、无定形碳等中的一种或多种。所述添加材料还可以包括金属碳化物、金属氧化物及金属氮化物等中的一种或多种。所述添加材料包覆于碳纳米管层102中碳纳米管的至少部分表面或设置于碳纳米管层102的开口105内。优选地，所述添加材料包覆于碳纳米管的表面。由于，所述添加材料包覆于碳纳米管的表面，使得碳纳米管的直径变大，从而使碳纳米管之间的开口105减小。所述添加材料可以通过化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、磁控溅射等方法形成于碳纳米管的表面。

将所述碳纳米管层102铺设在所述基底100的外延生长面101后还可以包括一有机溶剂处理的步骤，以使碳纳米管层102与外延生长面101更加紧密结合。该有机溶剂可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一种或者几种的混合。本实施例中的有机溶剂采用乙醇。该使用有机溶剂处理的步骤可通过试管将有机溶剂滴落在碳纳米管层102表面浸润整个碳纳米管层102或将基底100和整个碳纳米管层102一起浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。

所述碳纳米管层102也可以通过化学气相沉积（CVD）等方法直接生长在所述基底100的外延生长面101或先生长在硅基底表面，然后转印到所述基底100的外延生长面101。

具体地，所述碳纳米管层102可以包括碳纳米管膜或碳纳米管线。所述碳纳米管层102可以为一单层碳纳米管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜。所述碳纳米管层102可包括多个平行设置的碳纳米管线或多个交叉设置的碳纳米管线。当所述碳纳米管层102为多个层叠设置的碳纳米管膜时，碳纳米管膜的层数不宜太多，优选地，为2层~100层。当所述碳纳米管层102为多个平行设置的碳纳米管线时，相邻两个碳纳米管线之间的距离为0.1微米~200微米，优选地，为10微米~100微米。所述相邻两个碳纳米管线之间的空间构成所述碳纳米管层102的开口105。相邻两个碳纳米管线之间的间隙长度可以等于碳纳米管线的长度。所述碳纳米管膜或碳纳米管线可以直接铺设在基底100的外延生长面101构成所述碳纳米管层102。通过控制碳纳米管膜的层数或碳纳米管线之间的距离，可以控制碳纳米管层102中开口105的尺寸。

所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向延伸。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于（或固定于）间隔特定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。

具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。

请参阅图2及图3，具体地，所述碳纳米管膜包括多个连续且定向延伸的碳纳米管片段143。该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段143包括多个相互平行的碳纳米管145，该多个相互平行的碳纳米管145通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段143具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管膜可通过从一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管后直接拉取获得。所述碳纳米管膜的厚度为1纳米~100微米，宽度与拉取出该碳纳米管膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管膜中相邻的碳纳米管之间存在微孔或间隙从而构成开口105，且该微孔的孔径或间隙的尺寸小于10微米。优选地，所述碳纳米管膜的厚度为100纳米~10微米。该碳纳米管膜中的碳纳米管145沿同一方向择优取向延伸。所述碳纳米管膜及其制备方法具体请参见申请人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26日公告的第CN101239712B号中国公开专利“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但所述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。

请参阅图4，当所述碳纳米管层包括层叠设置的多层碳纳米管膜时，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90度（0°≤α≤90°）。

为减小碳纳米管膜的厚度，还可以进一步对该碳纳米管膜进行加热处理。为避免碳纳米管膜加热时被破坏，所述加热碳纳米管膜的方法采用局部加热法。其具体包括以下步骤：局部加热碳纳米管膜，使碳纳米管膜在局部位置的部分碳纳米管被氧化；移动碳纳米管被局部加热的位置，从局部到整体实现整个碳纳米管膜的加热。具体地，可将该碳纳米管膜分成多个小的区域，采用由局部到整体的方式，逐区域地加热该碳纳米管膜。所述局部加热碳纳米管膜的方法可以有多种，如激光加热法、微波加热法等等。本实施例中，通过功率密度大于0.1×10⁴瓦特/平方米的激光扫描照射该碳纳米管膜，由局部到整体的加热该碳纳米管膜。该碳纳米管膜通过激光照射，在厚度方向上部分碳纳米管被氧化，同时，碳纳米管膜中直径较大的碳纳米管束被去除，使得该碳纳米管膜变薄。

可以理解，所述激光扫描碳纳米管膜的方法不限，只要能够均匀照射该碳纳米管膜即可。激光扫描可以沿平行碳纳米管膜中碳纳米管的排列方向逐行进行，也可以沿垂直于碳纳米管膜中碳纳米管的排列方向逐列进行。具有固定功率、固定波长的激光扫描碳纳米管膜的速度越小，碳纳米管膜中的碳纳米管束吸收的热量越多，对应被破坏的碳纳米管束越多，激光处理后的碳纳米管膜的厚度变小。但是，如果激光扫描速度太小，碳纳米管膜将吸收过多热量而被烧毁。本实施例中，激光的功率密度大于0.053×10¹²瓦特/平方米，激光光斑的直径在1毫米~5毫米范围内，激光扫描照射时间小于1.8秒。优选地，激光器为二氧化碳激光器，该激光器的功率为30瓦特，波长为10.6微米，光斑直径为3毫米，激光装置140与碳纳米管膜的相对运动速度小于10毫米/秒。

所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述非扭转的碳纳米管线与扭转的碳纳米管线均为自支撑结构。具体地，请参阅图5，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿平行于该非扭转的碳纳米管线长度方向延伸的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。

所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图6，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。

所述碳纳米管线及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告的第CN100500556C号中国公告专利“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。

步骤S13中，所述外延层104的生长方法可以通过分子束外延法（MBE）、化学束外延法（CBE）、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法（LPE）、金属有机气相外延法（MOVPE）、超真空化学气相沉积法（UHVCVD）、氢化物气相外延法(HVPE)、以及金属有机化学气相沉积法（MOCVD）等中的一种或多种实现。

所述外延层104指通过外延法生长在基底100的外延生长面101的单晶结构体。所述外延层104可以为一半导体外延层，且该半导体外延层的材料为GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAs、SiGe、InP、Si、AlN、GaN、GaInN、AlInN、GaAlN或AlGaInN。所述外延层104可以为一金属外延层，且该金属外延层的材料为铝、铂、铜或银。所述外延层104可以为一合金外延层，且该合金外延层的材料为MnGa、CoMnGa或Co₂MnGa。所述外延层104的材料可与所述基底100的材料相同，此时可以生长同质外延层104，所述外延层104的材料也可以与所述基底100的材料不相同，此时可以生长异质外延层。

步骤S13中，沿着基本垂直于所述基底100的外延生长面101方向成核并外延生长形成多个外延晶粒1042。所述多个外延晶粒1042在所述基底100的外延生长面101通过该碳纳米管层102的开口105暴露的部分开始生长，且其生长方向基本垂直于所述基底100的外延生长面101，即该步骤中多个外延晶粒1042进行纵向外延生长，在相邻外延晶粒1042之间形成沟槽103。在所述沟槽103中设置有碳纳米管层102，具体地，所述碳纳米管层102中的碳纳米管分别分布在沟槽103内。所述不连续的多个外延晶粒1042整体为所述外延层104。可通过控制外延晶粒1042生长的时间来控制所述外延层104的厚度，从而使所述外延层104形成具有多个沟槽103的结构。

本发明第一实施例中，所述基底100为氮化镓(GaN)基片，所述碳纳米管层102为一单层碳纳米管膜，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。本实施采用MOCVD工艺进行外延生长氮化镓外延层104。其中，采用高纯氨气(NH₃)作为氮的源气，采用氢气(H₂)作载气，采用三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa) 、三甲基铟(TMIn)、三甲基铝(TMAl)作为Ga源、In源和Al源。具体包括以下步骤包括:

首先，将氮化镓基底100置入反应室，加热到1100℃~1200℃，并通入H₂、N₂或其混合气体作为载气，高温烘烤200秒~1000秒，对基底100进行高温净化处理。

其次，继续同入载气，将反应室的温度保持在1000℃~1100℃，使反应室压强保持在100托~300托，通入三甲基镓或三乙基镓以及氨气，生长多个GaN外延晶粒1042，其高度为10纳米~50纳米。从而形成由该多个GaN外延晶粒1042构成的外延层104。在此，将铺设有碳纳米管层102的氮化镓(GaN) 基底100上生长有外延层104的该结构体整体定义为具有微结构的母基板。

步骤S14中，去除碳纳米管层102方法可为: 离子体刻蚀法、超声法、激光加热法或者加热炉加热法等。可通过所述方法将碳纳米管层102中的碳纳米管被物理刻蚀去除或使碳纳米管发生氧化反应生成气体被去除。

采用等离子蚀刻法去除碳纳米管层102的方法包括以下步骤：

步骤S141；将具有微结构的母基板放入一真空腔体；

步骤S142；在真空腔体中通入反应气体，形成该反应气体的等离子体，使该等离子体与碳纳米管层102反应。

步骤S142具体包括以下步骤：步骤(一)，将该反应离子刻蚀机的真空腔体中抽成真空；步骤(二)，在反应离子刻蚀机的真空腔体中通入反应气体，该反应气体可选择为氧气、氢气或四氟化碳等；步骤(三)，在所述真空腔体中通过辉光放电反应产生反应气体的等离子体，并与碳纳米管层102进行反应。

在所述步骤(三)中，反应气体通过辉光放电形成等离子体，该等离子体包括带电荷的离子及电子。依据反应气体的不同，该等离子体包括氧等离子体、氢等离子体或四氟化碳等离子体等常用的等离子体。优选地，该反应气体为氧气，该等离子体为氧等离子体。由于该等离子体具有较好的流动性，通过适当控制真空腔内气体压强和反应时间，等离子体可渗透至的沟槽103。因此，等离子体进入所述外延层104的沟槽103中撞击碳纳米管表面对碳纳米管进行物理刻蚀，或者通过与碳纳米管层102中的碳原子反应生成二氧化碳等易挥发的反应产物对碳纳米管层102进行化学刻蚀。所述反应时间不易太短，否则碳纳米管层102与等离子体反应不充分，无法达到去除碳纳米管层102的目的。所述辉光放电反应的功率可以为20~300瓦，优选为150瓦。反应气体流量为10~100标准状态毫升/分钟(sccm)，优选为50sccm。真空腔体内气体压强为1~100帕，优选为10帕。等离子体与碳纳米管反应时间为10秒~1小时，优选为15秒~15分钟。

所述通过在氧气环境中进行激光加热去除碳纳米管层102的方法具体包括以下步骤：

步骤S422；提供一激光装置，从该激光装置发射激光束照射至该具有微结构的母基板中的碳纳米管层102的表面。

步骤S424；在含有氧气的环境中，使激光束与所述具有微结构的母基板中的碳纳米管层102进行相对运动从而使激光束扫描该碳纳米管层102及外延层104。

在步骤S422中，激光装置包括固体激光器、液体激光器、气体激光器及半导体激光器。激光的功率密度大于0.053×10¹²瓦特/平方米，光斑的直径在1毫米~5毫米范围内，激光的照射时间小于1.8秒。本实施例中，激光装置140为二氧化碳激光器，该激光器的功率为30瓦特，波长为10.6微米，光斑的直径为3毫米。优选地，所述激光束垂直入射照射至母基板中的碳纳米管层102的表面。

所述激光装置包括至少一个激光器，当该激光装置包括一个激光器时，该激光装置照射形成一个光斑，该光斑的直径为1毫米~5毫米。当该激光装置包括多个激光器时，该激光装置照射形成一个连续的激光扫描区，该激光扫描区为由多个连续的激光光斑组成的条带状光斑，该条带状光斑的宽度为1毫米~5毫米，长度大于等于碳纳米管层102的宽度。

步骤S424可以通过以下两种方法实现：

方法一：固定具有微结构的母基板，然后移动激光装置照射该具有微结构的母基板，其具体包括以下步骤：固定具有微结构的母基板；提供一可移动的激光装置；以及移动该激光装置扫描该具有微结构的母基板中的碳纳米管层102及外延层104的表面。

方法二：固定激光装置，移动具有微结构的母基板使激光照射该具有微结构的母基板中的碳纳米管层102及外延层104的表面，其具体包括以下步骤：提供一固定的激光装置，该激光装置在一固定区域形成一激光扫描区；提供具有微结构的母基板，使该具有微结构的母基板中的碳纳米管层102及外延层104的表面以一定的速度经过该激光扫描区。

步骤S424中激光束直接照射在碳纳米管层102上。由于碳纳米管对激光具有良好的吸收特性，且碳纳米管层102中的碳纳米管将会吸收热量而被烧蚀，可以通过控制该具有微结构的母基板的移动速度或该激光扫描区的移动速度，来控制激光照射碳纳米管层102的时间，从而控制碳纳米管层102中碳纳米管所吸收的能量，使得该碳纳米管层102中的碳纳米管被氧化成二氧化碳气体。可以理解，对于具有固定功率密度、固定波长的激光装置，碳纳米管层102通过激光扫描区的速度越小，碳纳米管层102被照射得时间越长，碳纳米管层102中的碳纳米管束吸收的能量越多，碳纳米管层102就越容易被烧蚀。本实施例中，激光器与碳纳米管层102的相对运动速度为10毫米/秒。可以理解，所述激光扫描碳纳米管层102的方法不限，只要能够均匀照射该碳纳米管层102即可。激光扫描可以沿平行碳纳米管层102中碳纳米管的排列方向逐行进行，也可以沿垂直于碳纳米管层102中碳纳米管的排列方向逐列进行。

所述在氧气环境下通过加热炉加热去除所述碳纳米管层102的方法具体包括以下步骤：

步骤S432，提供一加热炉。

该加热炉的结构不限，只要可以提供均匀稳定地的加热温度即可。优选地所述加热炉为一电阻炉。所述电阻炉可为现有技术中的电阻炉。

步骤S432，将所述具有微结构的母基板放置于所述加热炉的内部，在氧气环境下加热所述具有微结构的母基板。

所述具有微结构的母基板中的碳纳米管层102吸收加热炉的热量与氧气发生反应而被烧蚀。电阻炉的加热温度在600oC以上，可确保碳纳米管获得足够的热量与氧气反应。优选地，通过电阻炉将具有微结构的母基板加热到650oC以上从而使碳纳米管层102去除。

本发明第一实施例中，在含氧环境下，通过二氧化碳激光器照射具有微结构的母基板中的碳纳米管层102的表面，激光照射在碳纳米管层的表面使碳纳米管层被烧蚀掉进而被去除，得到具有纳米微结构基板10。该二氧化碳激光器的功率为30瓦特，波长为10.6微米，光斑直径为3毫米，二氧化碳激光装置与具有微结构的母基板的相对运动速度小于10毫米/秒。

本实施例中，基底100和外延层104为同质结构，即所述外延层104为同质生长时，所述基底100与外延层104的界面几乎不可分辨。所述具有纳米微结构基板10实际上的结构为一层同质结构体。

请参阅图7，本发明第二实施例提供一种具有纳米微结构基板20的制备方法，其具体包括以下步骤：

S10：提供一基础基底200，且该基础基底200具有一支持第一外延层204生长的外延生长面201；

S20：在所述基础基底200的外延生长面201设置一第一碳纳米管层202；

S30：在基础基底200的外延生长面201生长第一外延层204；

S40：在所述第一外延层204的远离所述基础基底200的表面206设置一第二碳纳米管层207；

S50：在所述第一外延层204的远离所述基础基底200的表面206垂直生长第二外延层209；

S60：去除第二碳纳米管层207，得到具有纳米微结构基板20。

步骤S10中，所述基础基底200提供了第一外延层204的外延生长面201。所述基础基底200的外延生长面201是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等杂质。所述基础基底200可以为单层或多层结构。当所述基础基底200为单层结构时，该基础基底200可以为一单晶结构体，且具有一晶面作为第一外延层204的外延生长面201。所述单层结构的基础基底200的材料可以为GaAs、GaN、Si、SOI (silicon on insulator，绝缘衬底上的硅)、AlN、SiC、MgO、ZnO、LiGaO₂、LiAlO₂或Al₂O₃等。当所述基础基底200为多层结构时，其需要包括至少一层所述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为第一外延层204的外延生长面201。所述基础基底200的材料可以根据所要生长的第一外延层204来选择，优选地，使所述基础基底200与第一外延层204具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基础基底200的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基础基底200不限于所述列举的材料，只要具有支持第一外延层204生长的外延生长面201的基础基底200均属于本发明的保护范围。

S20中，所述第一碳纳米管层202的结构、设置方式、形成方法以及材料等均与第一实施例的所述碳纳米管层相同，因此在此不再进行赘述。

步骤S30中，所述第一外延层204的生长方法可以通过分子束外延法（MBE）、化学束外延法（CBE）、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法（LPE）、金属有机气相外延法（MOVPE）、超真空化学气相沉积法（UHVCVD）、氢化物气相外延法(HVPE)、以及金属有机化学气相沉积法（MOCVD）等中的一种或多种实现。

所述第一外延层204是指通过外延法生长在基础基底200的外延生长面201的单晶结构体，其材料不同于基础基底200，所以也可称为异质外延层。所述第一外延层204的生长的厚度可以根据需要制备。具体地，所述第一外延层204的生长厚度可以为0.5纳米~1毫米。例如，所述第一外延层204的生长的厚度可以为100纳米~500微米，或200纳米~200微米，或500纳米~100微米。所述第一外延层204可以为一半导体外延层，且该半导体外延层的材料为GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAs、SiGe、InP、Si、AlN、GaN、GaInN、AlInN、GaAlN或AlGaInN。所述第一外延层204可以为一金属外延层，且该金属外延层的材料为铝、铂、铜或银。所述第一外延层204可以为一合金外延层，且该合金外延层的材料为MnGa、CoMnGa或Co₂MnGa。

请参阅图8，具体地，所述第一外延层204的生长过程具体包括以下步骤：

S31：沿着基本垂直于所述基础基底200的外延生长面201方向成核并外延生长形成多个外延晶粒2042；

S32：所述多个外延晶粒2042沿着基本平行于所述基础基底200的外延生长面201方向外延生长形成一连续的外延薄膜2044；

S33：所述外延薄膜2044沿着基本垂直于所述基础基底200的外延生长面201方向外延生长形成一连续的第一外延层204。

步骤S31中，所述多个外延晶粒2042在所述基础基底200的外延生长面201通过该第一碳纳米管层202的开口205暴露的部分开始生长，且其生长方向基本垂直于所述基础基底200的外延生长面201，即该步骤中多个外延晶粒2042进行纵向外延生长。

步骤S32中，通过控制生长条件使所述多个外延晶粒2042沿着基本平行于所述基础基底200的外延生长面201的方向同质外延生长并连成一体将所述第一碳纳米管层202覆盖。即，该步骤中所述多个外延晶粒2042进行侧向外延生长直接合拢，并最终在碳纳米管周围形成多个孔洞203将碳纳米管包围。优选地，碳纳米管与包围该碳纳米管的第一外延层204间隔设置。所述孔洞的形状与第一碳纳米管层202中的碳纳米管的排列方向有关。当第一碳纳米管层202为单层碳纳米管膜或多个平行设置的碳纳米管线时，所述多个孔洞203为基本平行设置的沟槽。当第一碳纳米管层202为多层交叉设置的碳纳米管膜或多个交叉设置的碳纳米管线时，所述多个孔洞203为交叉设置的沟槽网络。

步骤S33中，由于所述第一碳纳米管层202的存在，使得外延晶粒2042与基础基底200之间的晶格位错在形成连续的外延薄膜2044的过程中停止生长。因此，该步骤的第一外延层204相当于在没有缺陷的外延薄膜2044表面进行同质外延生长。所述第一外延层204具有较少的缺陷。

本发明第一实施例中，所述基础基底200为一蓝宝石（Al₂O₃）基片，所述第一碳纳米管层202为一单层碳纳米管膜，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。本实施采用MOCVD工艺进行外延生长。其中，采用高纯氨气(NH₃)作为氮的源气，采用氢气(H₂)作载气，采用三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa) 、三甲基铟(TMIn)、三甲基铝(TMAl)作为Ga源、In源和Al源。具体包括以下步骤：

首先，将蓝宝石基础基底200置入反应室，加热到1100℃~1200℃，并通入H₂、N₂或其混合气体作为载气，高温烘烤200秒~1000秒。

其次，继续同入载气，并降温到500℃~650℃，通入三甲基镓或三乙基镓以及氨气，生长GaN低温缓冲层2045 (参阅图7及图8)，其厚度10纳米~50纳米。

然后，停止通入三甲基镓或三乙基镓，继续通入氨气和载气，同时将温度升高到1100℃~1200℃，并恒温保持30秒~300秒，进行退火。

最后，将基础基底200的温度保持在1000℃~1100℃，继续通入氨气和载气，同时重新通入三甲基镓或三乙基镓，在高温下完成GaN的侧向外延生长过程，并生长出高质量的GaN外延层。

样品生长完毕后，分别用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行观察和测试。请参阅图9和图10，本实施例制备的外延结构体中，第一外延层仅从基底的外延生长面没有碳纳米管层的位置开始生长，然后连成一体。所述第一外延层与基底接触的表面形成多个孔洞，所述碳纳米管层设置于该孔洞内，且与第一外延层间隔设置。具体地，从所述图9中可以清楚其看到GaN外延层和蓝宝石基底之间的界面，其中，深色部分为GaN外延层，浅色部分为蓝宝石基底。所述GaN外延层与蓝宝石基底接触的表面具有一排孔洞。从所述图10中可以看到，每个孔洞内设置有碳纳米管。所述孔洞内的碳纳米管设置于蓝宝石基底表面，且与形成孔洞的GaN外延层间隔设置。

S40中，在所述第一外延层204的远离所述基础基底200的表面206设置所述第二碳纳米管层207。S40中，所述第二碳纳米管层207的结构、设置方式、形成方法以及材料等均与第一实施例的所述碳纳米管层相同，因此在此不再进行赘述。

本实施例中，所述第二碳纳米管层207为多个平行且间隔设置的碳纳米管线，相邻的碳纳米管线之间形成微孔。

所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。具体地，所述非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向延伸的碳纳米管。所述扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管。

S50中，在所述第一外延层204的远离所述基础基底200的表面206垂直生长第二外延层209的方法与第一实施例的S13的步骤完全相同，在此不再进行赘述。所述第二外延层209的材料结构构造均与第一实施例的S13的步骤中生长的氮化镓第一外延层204相同。

所述第二外延层209由多个不连续的GaN外延晶粒1042构成。

S60中，去除第二碳纳米管层207的方法与第一实施例的S14的步骤完全相同，在此不再进行赘述。

请参阅图11，本发明第三实施例提供一种具有纳米微结构基板30，的制备方法，其包括以下步骤：

S100：提供一基础基底200，且该基础基底200具有一支持第一外延层204生长的外延生长面201；

S200：在所述基础基底200的外延生长面201设置一第一碳纳米管层202；

S300：在基础基底200的外延生长面201生长第一外延层204；

S400：在所述第一外延层204的远离所述基础基底200的表面206设置一第二碳纳米管层207；

S500：在所述第一外延层204的远离所述基础基底200的表面206垂直生长第二外延层209；

S600：去除第二碳纳米管层207；

S700：剥离移除基础基底200及第一碳纳米管层202，得到相对的两个表面均具有纳米微结构208的具有纳米微结构基板30。

本实施例提供具有纳米微结构基板的制备方法与第二实施例的具有纳米微结构基板的制备方法基本相同，其区别在于，去除第二碳纳米管层207之后进一步包括一去除基础基底200及第一碳纳米管层202的步骤。因此，在此不再赘述与第二实施例相同的步骤，仅说明S700的具体步骤。

步骤S700中，所述基础基底200的剥离方法可为激光照射法、腐蚀法或温差自剥离法。所述剥离方法可根据基础基底200以及第一外延层204材料的不同进行选择。本实施例中，所述基础基底200的剥离方法为激光照射法。具体的，所述激光照射剥离方法包括以下步骤：

S701，对所述基础基底200的未生长第一外延层204的表面进行抛光并清洗；

S702，将经过表面清洗的基础基底200放置于一平台（图未示）上，并利用激光对所述基础基底200与第一外延层204进行扫描照射；

S703，将经激光照射后的基础基底200及第一外延层204浸入溶液中去除所述基础基底200及第一碳纳米管层202，形成所述具有纳米微结构基板30。

在步骤S701中，所述抛光方法可为机械抛光法或化学抛光法，使所述基础基底200的未生长第一外延层204的表面平整光滑，以减少后续激光照射中激光的散射。所述清洗可用盐酸、硫酸等冲洗所述基础基底200的未生长第一外延层204的表面，从而去除所述基础基底200表面的金属杂质以及油污等。

在步骤S702中，所述激光从基础基底200抛光后的表面入射，且入射方向基本垂直于所述基础基底200抛光后的表面，即基本垂直于所述基础基底200与第一外延层204的界面。所述激光的波长不限，可根据缓冲层2045以及基础基底200的材料选择。具体的，所述激光的能量小于基础基底200的带隙能量，而大于缓冲层2045的带隙能量，从而激光能够穿过基础基底200到达缓冲层2045，在缓冲层2045与基础基底200的界面处进行激光剥离。所述界面处的缓冲层2045对激光产生强烈的吸收，从而使得界面处的缓冲层2045温度快速升高而分解。本实施例中所述外延层104为GaN，其带隙能量为3.3ev；基底100为蓝宝石，其带隙能量为9.9ev；所述激光器为KrF激光器，发出的激光波长为248nm，其能量为5ev，脉冲宽度为20～40ns，能量密度为400～600mJ/cm²，光斑形状为方形，其聚焦尺寸为0.5mm×0.5mm；扫描位置从所述基础基底200的边缘位置开始，扫描步长为0.5mm/s。在扫描的过程中，所述步骤S30的步骤S33中生长的所述GaN低温缓冲层2045开始分解为Ga和N₂。可以理解，所述脉冲宽度、能量密度、光斑形状、聚焦尺寸以及扫描步长可根据实际需求进行调整；可根据缓冲层2045对特定波长的激光具有较强的吸收作用选择相应波长的激光。

由于所述低温缓冲层2045对上述波长的激光具有很强的吸收作用，因此，所述低温缓冲层2045的温度快速升高而分解；而所述第一外延层204对上述波长的激光吸收较弱或不吸收，因此所述第一外延层204并不会被所述激光所破坏。可以理解，对于不同的缓冲层2045可以选择不同波长的激光，使低温缓冲层2045对激光具有很强的吸收作用。

所述激光照射的过程在一真空环境或保护性气体环境进行以防止在激光照射的过程中碳纳米管被氧化而破坏。所述保护性气体可以为氮气、氦气或氩气等惰性气体。

在步骤S703中，可将激光辐射后的基础基底200、第一外延层204以及其中间设置的第一碳纳米管层202浸入一酸性溶剂中，以去除分解后的Ga，从而实现将基础基底200从第一外延层204上的剥离移除，在剥离移除基础基底200时，贴敷于基础基底200表面的第一碳纳米管层202也会被一并移除掉。从而得到图11所示的相对的两个表面均具有纳米微结构的具有纳米微结构基板30。所述溶剂可为盐酸、硫酸、硝酸等可溶解Ga的溶剂。

由于第一碳纳米管层202的存在，从而减小了生长过程中第一外延层204与基础基底200之间的应力，在激光照射剥离基础基底200的过程中，使得基础基底200的剥离更加的容易，也减小了对外延层的损伤。

本发明采用碳纳米管层作为掩模设置于所述外延生长面生长外延层具有以下有以效果：

第一，本发明提供了一种外延生长纳米级微结构基板的方法，该方法通过设置一碳纳米管层作为掩模的方法在基底的表面直接生长形成孔洞状微结构，工艺简单、成本低。克服了现有技术刻蚀及纳米压印等方法成本高工艺复杂等的技术问题。

第二，本发明方法制备的外延结构体在应用于制造发光二极管时，形成在外延层表面的纳米级微结构可有效提高发光二极管出光效率，同时无需剥离基底有利于简化工艺。

第三，碳纳米管层为自支撑结构，可以直接铺设在基底表面，方法简单，有利于大规模产业化制造。

第四，本发明的方法可实现制备一个同质结构体，该同质结构体内具有多个纳米级微孔结构分布在一个平面内或相互平行且间隔的多个平面内，在半导体技术领域等多个领域具有广泛的应用前景。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims

1.一种具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：

提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；

在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层；

在基底的外延生长面垂直生长外延层，所述外延层为由碳纳米管层中的

碳纳米管间隔的非连续性的外延层；以及，

去除所述碳纳米管层，得到表面具有纳米微结构的基板。

2.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述外延层为一同质外延层。

3.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述基底为一单晶结构体，且所述基底的材料为SOI、LiGaO₂、LiAlO₂、Al₂O₃、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP:Zn 或GaP:N。

4.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述在基底的外延生长面设置一碳纳米管层的方法为将碳纳米管膜或碳纳米管线直接铺设在所述基底的外延生长面作为碳纳米管层。

5.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层中具有多个开口，所述外延层从所述基底的外延生长面通过该开口暴露的部分垂直生长。

6.如权利要求5所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述外延层生长时，沿着基本垂直于所述基底的外延生长面方向成核并外延生长形成多个外延晶粒。

7.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述基底的外延生长面为分子平滑的表面，在生长外延层之前进一步包括清洗所述基底的外延生长面去除杂质的步骤。

8.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层设置在外延生长面后进一步包括采用有机溶剂处理所述碳纳米管层，使碳纳米管层更紧密地贴附于所述外延生长面的步骤。

9.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述外延层的生长方法包括分子束外延法、化学束外延法、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法、金属有机气相外延法、超真空化学气相沉积法、氢化物气相外延法、以及金属有机化学气相沉积法中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层的去除方法为离子体刻蚀法、超声法、激光加热法或加热炉加热法。

11.一种具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：

提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；

在所述基底的外延生长面设置第一碳纳米管层；

在基底的外延生长面生长一连续的第一外延层并覆盖第一碳纳米管层；

在所述连续的第一外延层表面设置第二碳纳米管层；

在所述连续的第一外延层表面垂直生长一第二外延层，所述第二外延层为由碳纳米管层中的碳纳米管间隔的非连续性的外延层；以及

去除所述连续的第一外延层表面设置的所述第一碳纳米管层，得到一具有纳米微结构基板。

12.如权利要求11所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述第二外延层的材料为SOI、LiGaO₂、LiAlO₂、Al₂O₃、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP:Zn 或GaP:N。

13.如权利要求11所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述第一外延层为一异质外延层，所述第二外延层为同质外延层。

14.如权利要求11所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，生长第一外延层的生长方法具体包括以下步骤：

沿着基本垂直于所述基底的外延生长面方向成核并外延生长形成多个外延晶粒；

所述多个外延晶粒沿着基本平行于所述基底的外延生长面方向外延生长形成一连续的外延薄膜；以及，

所述外延薄膜沿着基本垂直于所述基底的外延生长面方向外延生长形成一连续的第一外延层。

15.一种具有纳米微结构基板的制备方法，其包括以下步骤：

提供一基底，该基底具有一支持外延层生长的外延生长面；

在所述基底的外延生长面设置一碳纳米管层；

在基底的外延生长面生长一连续的外延层并覆盖所述碳纳米管层；

在所述连续的外延层的表面设置一碳纳米管层；

在所述连续的外延层的表面垂直生长外延层，该外延层为由碳纳米管层中的碳纳米管间隔的非连续性的外延层；

去除所述连续的外延层表面设置的碳纳米管层；

剥离移除基底及所述基底的外延生长面设置的碳纳米管层，得到具有纳米微结构基板。

16.如权利要求15所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述剥离移除基底的方法为激光照射法、腐蚀法或温差分离法。

17.如权利要求15所述的具有纳米微结构基板的制备方法，其特征在于，所述激光剥离法包括以下步骤：

抛光并清洗所述基底未生长外延层的表面；

将经过表面清洗的基底放置于一平台上，并利用激光对所述基底进行扫描；

将经激光照射后的基底浸入一溶液中腐蚀，使基底从连续的外延层上剥离。