CN104016294B - 一种硅基iii-v族纳米管与微米管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅基III-V族纳米管与微米管及其制备方法。纳米管与微米管是由单晶Si衬底上外延生长的III-V族应变半导体薄膜自卷曲所形成两端非封闭的圆柱形中空管状结构，其直径为1nm-100μm，其长度为1μm-1mm。这种管状结构在硅基光子学、微电机系统、传感等领域都有极大的应用价值。本发明集成了“由下至上”的异变外延生长和“由上而下”的光刻腐蚀技术。通过侧向腐蚀III-V族牺牲层，使III-V族应变双层薄膜从Si上释放并卷曲成管。该方法与III-V族光电子与微电子器件工艺兼容，具有制管工艺简单、管形貌好、管尺寸可控等优点，易在Si上形成大面积、规则一致的III-V族纳米管或微米管阵列。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米管与微米管材料及其制备方法，属于半导体材料领域。
背景技术
近年来，在纳米科技领域，特别是纳米材料领域，纳米管与微米管备受国内外众多研究者关注。究其原因，纳米管与微米管不仅具有优良、独特的结构、形貌、机械、力学、热学、光学、电学特性，还有很多新的物理规律与效应等待人们发掘，在材料学、化学、物理电子学、光学、生物医学等领域已展现出非常广阔的应用前景和重要的应用价值。碳纳米管与微米管研究最早且最广泛。碳纳米管(Carbonnanotube，CNT)由Iijima等人于1991年首次制备成功[S.Iijima,Nature,354(1991)56]。常用的碳纳米管制备方法有：电弧放电法、辉光放电法、激光烧蚀法、气体燃烧法、气相沉积法、固相热解法、聚合反应合成法等。这些方法工艺复杂、制管成本高、产量低。
与之对应，半导体纳米管与微米管则是另外一种重要形态，采用与碳纳米管完全不同的制备工艺。2000年，Prinz等人利用GaAs衬底上MBE生长的InGaAs/GaAs应变双层薄膜首次制备出III-V族自卷曲纳米管[V.Y.Prinzetal.,“FreestandingandovergrownInGaAs/GaAsnanotubes,nanohelicesandtheirarrays”,PhysicaE,6(2000)828-831.]。接着，Prinz等人又利用同样办法，在Si衬底上制备出GeSi/Si自卷曲纳米管[S.V.Golod,V.Y.Prinz,etal.,“FabricationofconductingGeSi/Simicro-andnanotubesandhelicalmicrocoils”,Semicond.Sci.Technol.,16(2001)181]。此后，半导体纳米管与微米管研究就如火如荼地快速发展起来，并取得了诸多令人欣喜的重要进展。半导体纳米管和微米管已表现出许多优异的光学和电学特性，有望在光电子(如光子晶体、波导、谐振器、激光器、太阳能电池)、微电子(如MEMS、晶体管)、生物医学、传感等方面获得重要应用。
最近几年，受下一代光通信网络与高性能计算需求的驱动，硅基光子学(siliconphotonics)特别是硅基光子互连技术迅猛发展。尽管采用与Si基CMOS兼容的工艺，已在硅基上集成了调制器及其驱动电路、滤波器、探测器以及放大电路等，但制约高速片上(inter-chip)或片间(intra-chip)光互芯片的核心器件——低功耗、高可靠性的Si基高性能激光器始终未彻底获得突破。相关研究表明：利用Si基半导体纳米管或微米管有望在Si衬底上实现高性能纳米尺度激光器。因此，Si基半导体纳米管和微米管又迅速成为该领域新的前沿研究热点。目前，主要采用以下两类技术手段在Si衬底上制备纳米管或微米管：
(1)直接在Si衬底上制备SiGe/Si纳米管或微米管[S.V.Golod,V.Y.Prinz,V.I.MashanovandA.K.Gutakovsky,“FabricationofconductingGeSi/Simicro-andnanotubesandhelicalmicrocoils”,Semicond.Sci.Technol.,16(2001)181；V.Y.Prinz,D.Grutzmacher,A.Beyer,C.David,B.Ketterer,E.Deckardt,“Anewtechniqueforfabricatingthree-dimensionalmicro-andnanostructuresofvariousshapes”,Nanotechnology12(2001)399；A.Vorob’ev,P.O.Vaccaro,K.Kubota,T.Aida,T.Tokuda,T.Hayashi,Y.Sakano,J.OhtaandM.Nunoshita,“SiGe/Simicrotubesfabricatedonasilicon-on-insulatorsubstrate”,J.Phys.D:Appl.Phys.,36(2003)L67L69]。
这种方法的成管机理与GaAs衬底上利用InGaAs/GaAs应变双层薄膜制备自卷曲纳米管和微米管一致，区别仅在于：需要在Si衬底赝形生长(pseudomorphicgrowth)SiGe/Si应变双层薄膜，n型掺杂Si(n-Si)充当牺牲层，而Si衬底及SiGe/Si应变双层薄膜都需要p型重掺杂；或在SOI(silicon-on-insulator)衬底上赝形生长Si/SiGe/Si应变三层薄膜，SOI衬底中SiO2充当牺牲层。通过选择性湿法化学腐蚀，横向腐蚀牺牲层将应变双层或三层薄膜从Si上释放，进而通过应力释放成管。
前一种方法，需要对Si、SiGe外延层进行p型重掺杂(掺硼)以获得较高的腐蚀选择比，掺杂会导致光学和电学特性显著下降；第二种方法，由于SOI衬底所含Si外延层较厚，此外SOI衬底上生长SiGe/Si应变薄膜前还需要生长Si缓冲层，这样自卷曲应变薄膜厚度过厚，导致管的直径过大(几微米到几百微米)。
另外，这种方法的最主要缺点是构成管壁的是IV族SiGe和Si半导体材料，而SiGe和Si都是间接带隙材料，发光效率非常低，无法用于制备Si基发光器件(特别是激光器)，因此无法满足Si基光子学应用。
(2)将III-V族纳米管或微米管从III-V族宿主衬底转移到Si衬底[I.ChunandX.Li,“Controlledassemblyanddispersionofstrain-inducedInGaAs/GaAsnanotubes”,IEEETrans.Nanotech.,7,493(2008)；X.Li,“Straininducedsemiconductornanotubes:Fromformationprocesstodeviceapplications,”J.Phys.D,Appl.Phys.,vol.41,p.193001,2008；Z.Mi,S.Vicknesh,F.Li,andP.Bhattacharya,“Self-AssembledInGaAs/GaAsQuantumDotMicrotubeCoherentLightSourcesonGaAsandSilicon”,inProc.ofSPIE,SiliconPhotonicsIV,vol.7220,pp.(72200s)1-9；S.Vicknesh,F.Li,andZ.Mi,“OpticalmicrocavitiesonSiformedbyself-assembledInGaAs/GaAsquantumdotmicrotubes,”Appl.Phys.Lett.,vol.94,p.081101,2009；ZhaobingTian,FengLi,ZetianMi,andD.V.Plant,“ControlledTransferofSingleRolled-UpInGaAs–GaAsQuantum-DotMicrotubeRingResonatorsUsingOpticalFiberAbruptTapers”,IEEEPhotonic.Tech.Lett.,22(2010)311-313]
这种转移技术又具体包括：溶液浇筑(solutioncasting)、衬底-衬底转移(substratetosubstrate-SOStransfer)、利用光纤拉锥(fibertaper)转移等。
Solutioncasting是将带有InGaAs/GaAs自卷曲纳米管或微米管的GaAs衬底放置于特定溶液(如甲醇)中；管固定在GaAs衬底上，非独立无支撑结构。先通过超声将管与GaAs衬底分离并使其均匀分散到溶液中，然后用吸管吸取含有管的溶液并滴在Si衬底上，实现管的转移。
溶液辅助SOS转移，首先要通过选择性腐蚀牺牲层(如AlAs)将InGaAs/GaAs应变双层薄膜完全从GaAs衬底上释放，形成独立无支撑的纳米管或微米管；接着，将GaAs衬底倒扣在表面存有特定溶液的Si衬底上。当把GaAs衬底移走后，独立纳米管或微米管借助于管内或管周围存在的液体产生的重力留在Si衬底上；最后，把液体烘干，管就靠范德华(vanderWaals)力附着在Si衬底上。
利用光纤拉锥(fibertaper)转移是一种“挑起—放置”(pick-and-place)技术，属于微纳半导体材料的微操控范畴。首先，利用熔融拉锥技术制备出细锐、非对称的光纤拉锥，再将光纤拉锥的针尖插入到一根微管的两端(针尖的直径略小于微管直径)；然后，通过缓慢向上提升光纤拉锥使得微管逐渐与GaAs衬底分离；最后，利用一根或两根光纤拉锥就将已分离的微管转移并放置在其它衬底(如Si)上，并通过移动光纤拉锥实现微管的精确定位。
利用上述转移技术将III-V族纳米管或微米管从宿主衬底上分离，过程都比较复杂，容易对管造成结构缺陷或机械变形。特别是，Solutioncasting用到的超声过程很容易造成管断裂或破碎。另外，solutioncasting与SOS转移过程是不可控的，无法实现纳米管或微米管在Si衬底上的定位。光纤拉锥转移虽然能解决solutioncasting与SOS转移的绝大部分问题，但是它仅能转移直径几微米的独立无支撑微米管，且操控成本较高。
综上所述，以上在Si衬底上制备纳米管与微米管的方法都不尽理想，特别是制备的Si基纳米管与微米管的光学特性还远未达到实用化硅基光子学器件的基本要求。鉴于此，探索简单、低廉、操控性优的Si基纳米管与微米管的新制备方法，特别是在Si衬底上直接制备高质量III-V族纳米管与微米管，是硅基光子学(Siliconphotonics)领域目前亟待解决的问题之一。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提出一种硅基III-V族纳米管与微米管。本发明要解决的另一技术问题是：如何用比较简单的工艺、低廉的成本直接在单晶Si衬底上制备出高质量(形貌好、尺寸可控)的III-V族纳米管和微米管，特别是在Si衬底上形成大面积、规则一致的III-V族纳米管或微米管阵列，满足硅基光子学与硅基光互连器件的制备要求。
(二)技术方案
为实现本发明目的，具体技术方案为：
S1：对单晶Si衬底进行清洗并去除Si表面氧化物层后，在单晶Si衬底上外延生长异变缓冲层；
S2：在异变缓冲层上生长III-V族外延层；
S3：在III-V族外延层上生长III-V族牺牲层；
S4：在III-V族牺牲层上生长III-V族应变双层薄膜；
S5：通过光刻和腐蚀在III-V族应变双层薄膜上形成台面，同时将底部的III-V族牺牲层暴露出来；
其中，步骤S5具体包括：
S51：清洗外延片和光刻版，并烘干；
S52：涂胶、匀胶、烘胶、曝光、显影、图形检查；
S53：腐蚀外延片至牺牲层形成台面、去胶、图形检查、清洗。
S6：通过选择性湿法腐蚀对III-V族牺牲层进行侧向腐蚀，逐渐将III-V族牺牲层腐蚀掉，使得III-V族应变双层薄膜从Si衬底上脱离释放，最终通过释放应力而自卷曲成管。
本发明中，所述单晶Si衬底的晶面指数包括但不限于(100)、(110)、(111)。所述Si衬底可以是无偏角的，也可以是有偏角的；可以是n型掺杂、p型掺杂或半绝缘的。
本发明中，步骤S1-S4可以使用化学气相沉积(CVD)、液相外延(LPE)、氢化物气相外延(HVPE)、分子束外延(MBE)、原子层沉积(ALD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、金属有机气相外延(MOVPE)方法中的一种或多种。
本发明中，可使用Ge、GaP、AlP、GaAs、AlAs、InP/GaAs异变缓冲层，也可以使用固定组分的AlGaP、BGaP、AlGaAs以及渐变InxGa1-xP、GaAsxP1-x、GexSi1-x等异变缓冲层，还可以将上述异变缓冲层组合起来使用。异变缓冲层材料的选择要与后续生长的III-V族外延层材料相对应。
本发明中，生长的III-V族外延层包括但不限于GaP、GaAs、InP。III-V族外延层中可以插入应变层超晶格(SLS)结构阻挡穿透位错向上传播，还可以对III-V族外延层进行原位的热循环退火(TCA)降低穿透位错密度。
本发明中，生长的III-V族牺牲层包括但不限于AlP、AlAs、AlGaAs、InP。牺牲层材料的选择要与III-V族应变双层薄膜所含材料相对应，保证侧向腐蚀时有足够高的腐蚀选择比。
本发明中，生长的III-V族应变双层薄膜由两种不同III-V族半导体材料构成(即两种III-V族半导体材料的组成元素不同或两种III-V族半导体材料组成元素相同但组分不同)，其底层III-V族半导体材料与顶层III-V族半导体材料间存在晶格失配。所述双层薄膜的材料优选InAs/GaAs、InAs/BGaAs、InGaAs/GaAs、InGaAs/BGaAs、InGaP/GaAs、InGaP/BGaAs、GaAsSb/GaAs、GaAsSb/BGaAs、InGaP/GaP、InGaP/BGaP、GaAsP/GaP、GaAsP/BGaP、Inx1Ga1-x1As/Inx2Ga1-x2As、Inx1Ga1-x1P/Inx2Ga1-x2P、Inx1Ga1-x1Asy1P1-y1/Inx2Ga1-x2Asy2P1-y2、InGaAs/InGaAsP、InAsP/InGaAsP。
本发明中，所述双层薄膜中还可以插入III-V族量子阱(QW)、纳米线(NW)和量子点(QD)中的一种或多种。这些III-V族低维纳异质结构是外延生长双层薄膜中的。
本发明中，所述管状结构的管壁由两种不同III-V族应变双层薄膜构成，薄膜的厚度为1-200nm；所述应变双层薄膜包括底层和顶层；其中底层的厚度为1-50nm，应控制其厚度在出现位错所对应的临界厚度以下。通过控制构成应变双层薄膜的两种III-V族材料的厚度和晶格失配度，就能获得特定直径的纳米管和微米管。
S5中，所述台面的形状为矩形、U形或锚垫型(anchoredpad)。
S6中，腐蚀时间由所需侧向腐蚀深度决定，侧向腐蚀深度决定纳米管或微米管最终卷的圈数。
S6中，采用的湿法腐蚀溶液应具有非常高的腐蚀选择比(即对III-V族牺牲层的腐蚀速率较高，而对III-V族应变双层的腐蚀速率低甚至不腐蚀)，一般大于10。
(三)有益效果
本发明提供的一种硅基III-V族纳米管与微米管及其制备方法，具有如下有益效果：
1、与目前其它制备纳米管或微米管的工艺相比，本发明的制备方法工艺简单、成本低廉、制管速度快、管尺寸(直径、长度、管壁厚度、管壁圈数)可控、管形貌好等优点，而且容易在Si衬底上形成大面积、规则一致的纳米管或微米管阵列，因此极具实用价值。
2、通过集成“由下至上”的异变外延生长技术与“由上而下”的光刻技术，直接在单晶Si衬底上制备出高质量的III-V族纳米管或微米管，无需开发特殊技术将III-V族纳米管或微米管从其原有的III-V族宿主衬底转移到单晶Si衬底上。
3、本发明在单晶Si衬底上既可以制备独立无支撑(free-standing)也可以制备非独立无支撑(nonfree-standing)的III-V族纳米管或微米管，灵活、简单、易操控，而其它方法仅限于在Si衬底上制备独立无支撑的III-V族纳米管或微米管。
4、构成管壁的应变双层材料为直接带隙III-V族化合物半导体，非SiGe/Si间接带隙半导体材料，因此很容易实现Si基发光。此外，应变双层结构中还可以插入III-V族量子阱、纳米线或量子点等低维纳异质结构作为增益介质，进一步提高Si基III-V族发光质量。
附图说明
图1是Si(100)衬底上生长的用于制备纳米管或微米管的III-V族多层半导体薄膜的外延结构示意图；图1中，11为单晶硅衬底，12为异变缓冲层，13为外延层，14为牺牲层，15为应变双层薄膜，151为应变双层薄膜的底层，152为应变双层薄膜的顶层。
图2是Si(100)衬底上生长的AlAs/InGaAs/GaAs多层薄膜的(400)晶面X射线双晶衍射图样，扫描方式为ω-2θ扫描；横坐标arcsec(弧秒)，纵坐标cps(countpersecond，即每秒的计数)
图3是Si基III-V族纳米管或微米管的制备工艺流程图，其中，图3a为MOCVD外延结构；图3b为H2SO4:H2O2:H2O溶液腐蚀形成长方形台面结构；图3c为稀释的HF溶液腐蚀掉AlAs层牺牲层，应变双层薄膜开始卷起；图3d为应变双层薄膜卷曲成管。
图4是制备出的Si基InGaAs/GaAs自卷曲微米管的扫描电镜照片。其中，图4a为Si基微米管阵列照片，可见微米管阵列均匀、规则一致；图4b和图4c为利用长方形台面卷成的单管和双管的高倍扫描电镜照片；图4d为单管管壁的高倍扫描电镜照片，可见Si基微米管的管壁非常光滑，仅存在极其轻微的起伏。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：在Si(100)衬底上制备III-V族InGaAs/GaAs微米管
S1：对单晶Si衬底进行清洗并去除Si表面氧化物层，进而在单晶Si衬底上外延生长异变缓冲层；
对Si片进行RCA清洗，并利用氢氟酸(HF)去除Si(100)衬底表面氧化物层，最后去离子水清洗甩干后将Si衬底放入MOCVD反应室中。
升温至750℃，在H2氛围下烘烤Si片30分钟，接着在相同温度下通入AsH3钝化30分钟。
降温至420℃，采用三甲基(TMGa)、砷烷(AsH3)生长低温GaAs成核层(LowtemperatureGaAsnucleationlayer)，厚度70nm，V/III比控制在250。
升温至630℃，采用TMGa、AsH3生长中间温度GaAs缓冲层(IntermediatetemperatureGaAsbuffer)，厚度300nm，V/III比控制在60。
S2：在异变缓冲层上生长III-V族外延层；
升温至685℃，采用TMGa、AsH3生长高温GaAs外延层(HightemperatureGaAsepilayer)，厚度2μm，V/III比控制在60。
在AsH3保护下对GaAs外延层进行热循环退火(TCA)，退火条件为：高温750℃、稳定5分钟；低温350℃、稳定5分钟；循环次数3次。
S3：在III-V族外延层上生长III-V族牺牲层；
降温至685℃，采用三甲基铝(TMAl)、TMGa、AsH3生长AlAs牺牲层，AlAs牺牲层的厚度50nm，V/III比控制在40。
S4：在III-V族牺牲层上生长III-V族应变双层薄膜；
在685℃，采用三甲基铟(TMIn)、TMGa、AsH3生长InxGa1-xAs/GaAs应变双层薄膜(InGaAs为底层，GaAs为顶层)。其中，In的组分x控制在0.2，InGaAs/GaAs的厚度为15nm/35nm，V/III比控制在60。
在Si(100)衬底上生长2μm厚GaAs外延层及AlAs(50nm)/In0.2Ga0.8As(15nm)/GaAs(35nm)应变多层薄膜的(400)晶面X射线衍射图样如图2所示，扫描方式为ω-2θ扫描。在图2中，不仅能清晰分辨出非常细锐的Si(100)衬底衍射峰与GaAs外延峰，还能分辨出In0.2Ga0.8As外延峰。
S5：通过光刻和腐蚀在III-V族应变双层薄膜上形成特定形状的台面，同时将底部的III-V族牺牲层暴露出来；
清洗外延片和光刻版，并烘干；
在外延片上涂胶并匀胶：光刻胶为AZ5214E正胶；匀胶机1000转/分钟转3s，4000转/分钟转30s；
烘胶：温度100℃、时间100s；
光刻：曝光时间40s；为保证光刻后晶片上长方形条状图形沿<100>方向分布，放置晶片时应保证晶片切边与光刻版呈45°角；
在显影液中显影55s；显影后在光刻胶上形成长方形条状图形，并用光学显微镜观察；
常用的微管的制备方法有三种：独立小方块、光刻胶束缚、撕裂成管，本实施例优选独立小方块方式制备微管。其中，光刻板中长方形图形的尺寸和长宽比都是变化的，长度在30～100μm范围内渐变，宽度在20～50μm范围内渐变。
S6：通过选择性湿法腐蚀对III-V族牺牲层进行侧向腐蚀，逐渐将III-V族牺牲层腐蚀掉，使得III-V族应变双层薄膜从Si衬底上脱离释放，最终通过释放应力而自弯曲成管。
利用H2SO4:H2O2:H2O＝1:8:160(体积比)溶液，腐蚀In0.2Ga0.8As/GaAs应变双层结构(室温腐蚀速度2nm/s)。腐蚀最终停止在AlAs牺牲层上，这样在受光刻胶掩膜保护的区域上形成了长方形台面结构；
去离子水清洗后；分别利用丙酮、酒精、去离子水清洗晶片，去除台面上的光刻胶；
利用HF:H2O＝1:40(体积比)溶液侧向腐蚀AlAs牺牲层(室温无搅拌，腐蚀时间由所需侧向腐蚀深度决定，侧向腐蚀深度决定微米管卷的圈数)，使得In0.2Ga0.8As/GaAs应变双层结构逐渐与Si衬底脱离，但不形成独立无支撑结构(图3。其中图3d图中左为卷曲成双管，右为卷曲成单管)；
晶片在去离子水中浸泡约2分钟后取出，取出过程中应保持晶片平稳，待晶片自然晾干后分别用光学显微镜和扫描电镜观察微米管形貌。
实验结果如图4所示，双层应变薄膜的结构确定以后，其卷曲半径R也就相应的确定了，又由于长方形图形的宽度不同，故其卷曲所成的形状有单管和双管两种。当长方形图形的宽度稍大于或等于2πR时(1～1.5圈)，卷曲成单管(图4b)；当长方形图形的宽度大于3πR(1.5圈)时，则会形成双管(图4c)。本实施例中制备出的硅基In0.2Ga0.8As/GaAs自卷曲微米管的半径R为2.1μm。高倍扫描电镜照片观察到所制得的Si基微米管的管壁(图4d)非常光滑，仅存在极其轻微的起伏，表明所得到的微米管质量很高,应具有良好的光学、电学及光电性能。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (3)
1.一种硅基III-V族纳米管与微米管，其特征在于，其是生长在单晶Si衬底上的III-V族应变半导体薄膜，借助III-V族牺牲层的侧向腐蚀与单晶Si衬底脱离，自卷曲围成两端不封闭的圆柱型中空管状结构，管状结构的直径为1nm-100μm，长度为1μm-1mm；
所述管状结构的管壁由两种不同III-V族半导体材料组成的III-V族应变双层薄膜构成，所述应变双层薄膜的材料选自InAs/GaAs、InGaAs/GaAs、InGaP/GaAs、GaAsSb/GaAs、InGaP/GaP、GaAsP/GaP、Inx1Ga1-x1As/Inx2Ga1-x2As、Inx1Ga1-x1P/Inx2Ga1-x2P、Inx1Ga1-x1Asy1P1-y1/Inx2Ga1-x2Asy2P1-y2、InGaAs/InGaAsP、InAsP/InGaAsP中的一种；
管壁的总厚度为1-200nm，其中底层III-V族半导体材料的厚度为1-50nm；所述圆柱型中空管状结构由所述III-V族应变双层薄膜卷曲形成；卷曲圈数为n，n≥1，n＝1时为单圈管，n＞1时为多圈管；
所述硅基III-V族纳米管与微米管采用以下方法制备：
S1对单晶Si衬底进行清洗并去除Si表面氧化物层后，在单晶Si衬底上外延生长异变缓冲层，所述异变缓冲层为Ge、GaP、AlP、GaAs、AlAs、InP/GaAs、AlGaP、BGaP、AlGaAs、InxGa1-xP、GaAsxP1-x、GexSi1-x异变缓冲层中的一种；
S2在异变缓冲层上生长III-V族外延层；
S3在III-V族外延层上生长III-V族牺牲层；
S4在III-V族牺牲层上生长III-V族应变双层薄膜；
S5通过光刻和腐蚀在III-V族应变双层薄膜上形成台面，同时将底部的III-V族牺牲层暴露出来；
步骤S5具体包括：
S51：清洗外延片和光刻版，并烘干；
S52：涂胶、匀胶、烘胶、曝光、显影、图形检查；
S53：腐蚀外延片至牺牲层形成台面、去胶、图形检查、清洗；
S6：通过选择性湿法腐蚀对III-V族牺牲层进行侧向腐蚀，逐渐将III-V族牺牲层腐蚀掉，使得III-V族应变双层薄膜从Si衬底上释放，并最终自卷曲成管。
2.如权利要求1所述的硅基III-V族纳米管与微米管，其特征在于，所述双层薄膜中还插入III-V族低维纳异质结构，所述III-V族低维纳异质结构是III-V族量子阱、纳米线或量子点中的一种或多种，是外延生长在双层薄膜中的。
3.权利要求1或2所述的硅基III-V族纳米管与微米管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
S1对单晶Si衬底进行清洗并去除Si表面氧化物层后，在单晶Si衬底上外延生长异变缓冲层；
S2在异变缓冲层上生长III-V族外延层；
S3在III-V族外延层上生长III-V族牺牲层；
S4在III-V族牺牲层上生长III-V族应变双层薄膜；
S5通过光刻和腐蚀在III-V族应变双层薄膜上形成台面，同时将底部的III-V族牺牲层暴露出来；
步骤S5具体包括：
S51：清洗外延片和光刻版，并烘干；
S52：涂胶、匀胶、烘胶、曝光、显影、图形检查；
S53：腐蚀外延片至牺牲层形成台面、去胶、图形检查、清洗；
S6：通过选择性湿法腐蚀对III-V族牺牲层进行侧向腐蚀，逐渐将III-V族牺牲层腐蚀掉，使得III-V族应变双层薄膜从Si衬底上释放，并最终自卷曲成管。
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