CN109950135A - 一种氧化镓纳米材料转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体技术领域，特别涉及纳米材料的分离方法。本发明提供一种氧化镓纳米材料转移方法，包括：在第一衬底上生长氧化镓纳米材料；在第二衬底上生长介质层，所述第二衬底为转移目标层；以特定大小力将第一衬底上的氧化镓纳米材料压合至介质层，将第一衬底层抬起，即可在第二衬底上的介质层表面观测到转移出来的氧化镓纳米材料。本发明操作简单，重复率高，能有效地分离出氧化镓材料生长中所产生的大面积氧化剂纳米片和纳米带，对氧化镓材料表征分析以及氧化镓基器件的制备都有促进作用。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及纳米材料的分离方法。
背景技术
第三代半导体材料的不断普及与发展，在电力电子、航天航空，新能源、智能电网、电动汽车等行业都发挥了关键作用。其中，β-氧化镓材料作为一种有着超宽禁带的半导体，拥有4.9eV的直接带隙、较高的击穿电场和巴利加优值、热化学稳定性高、对可见光的高度透明等优点。
目前，β-氧化镓材料主要被运用于制备日盲探测器、光催化剂、气敏探测器、太阳能电池、荧光粉和电极透明导电膜，对于光电子、电化学等领域有着十分重要的意义。近年大部分研究工作聚焦于对β-氧化镓纳米材料的分析以及运用β-氧化镓纳米材料制备更高性能的β-氧化镓基器件与新型器件。
采用CVD生长的方法，能够快速有效而又成本低廉的获得β-氧化镓纳米材料。在生长获得β-氧化镓纳米片的同时，伴随着会有β-氧化镓纳米线以及β-氧化镓纳米带的出现，目前还没有有效能将纳米线，纳米带以及纳米片分离出来的方法，为了能在CVD生长的β-氧化镓纳米材料中分离出氧化镓纳米片、纳米带以及纳米线，为β-氧化镓纳米材料的研究以及氧化镓基器件的制备提供便利，亟需提出一种行之有效、工艺简单的氧化镓材料转移方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种氧化镓材料转移方法，用于从氧化镓材料中分离出氧化镓纳米片、氧化镓纳米带以及氧化镓纳米线。
为达到上述目的，本发明提供一种氧化镓材料转移方法，具体步骤为：
步骤1：第一衬底上生长氧化镓纳米材料；
步骤2：在第二衬底上生长介质层，所述第二衬底为转移目标层；
步骤3：以特定力将第一衬底上的氧化镓纳米材料压合至介质层，随后将第一衬底层抬起。
优选的，步骤1中所述氧化镓纳米材料为氧化镓纳米线，氧化镓纳米带，氧化镓纳米片。
优选的，步骤1中所述第一衬底为氮化镓，硅，氮化铟，氮化铟，氮化铝，砷化镓，砷化铟，砷化铝，蓝宝石薄膜。
优选的，步骤2中所述第二衬底为氮化镓，硅，氮化铟，氮化铟，氮化铝，砷化镓，砷化铟，砷化铝，蓝宝石。
优选的，步骤2中所述柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚对苯二甲酸类塑料(PET)为所述的第二衬底和介质层替换材料。
优选的，步骤2中所述介质层为氧化硅，氧化铪，氧化铝，硅，氮化硼。
优选的，步骤2中所述介质层厚度为：10nm～200nm。
优选的，步骤3中所述的特定力为采用机械或非机械方式施加的力。
优选的，所述特定力的大小为：0～2N。
优选的，所述特定力采用的是可直接控制大小的外力进行按压。
优选的，所述特定力采用的是不可直接控制的外力。
优选的，所述不可直接控制的外力包括：由第一衬底和第一氧化镓材料层自身重力达到的特定力。
优选的，所述不可直接控制的外力包括：通过调整第一氧化镓材料层距离介质层的高度，从而调整氧化镓材料层自由落体至介质层上所产生的冲击力带来的特定力。
优选的，所述机械或非机械力的强度随着第一衬底尺寸的增大而减小。
本发明具有的有益效果是：
本发明设计精巧，操作简单，重复率高，特定力的大小的选择，可有效分离纳米片和纳米带中的纳米线，转移成功率高，分离效果好，为β-氧化镓纳米材料的研究提供便利，分离出的β-氧化镓材料便于制作特定的氧化镓基器件，推动氧化镓材料应用的发展。
附图说明
图1为本发明所阐述的一种转移氧化镓材料的方法的示意图。
图2为实施例1采用CVD法生长制得的β-氧化镓纳米材料的扫描电镜图(SEM)。
图3为实施例1制得的β-氧化镓纳米材料的X射线衍射图(XRD)。
图4为实施例1制得的β-氧化镓纳米材料的拉曼图(Raman)。
图5为实施例1转移出的β-氧化镓纳米片光镜图。
图6为实施例2转移出的β-氧化镓纳米带光镜图。
图7为实施例3转移出的β-氧化镓纳米线光镜图。
第一衬底1，第一氧化镓材料层2，第二衬底3，介质层4，第二氧化镓材料层5，第三氧化镓材料层6。
具体实施方式
实施例1：一种转移氧化镓纳米片的方法。
其步骤如下：
(1)以(0001)氮化镓薄膜为衬底，面积2mm×2mm，厚度20μm，采用CVD法在氮化镓薄膜衬底上生长β-氧化镓纳米材料。
(2)使用多晶硅为衬底材料，在衬底材料上沉积一层SiO2介质层，以增加氧化镓材料和衬底之间的粘附性以及起到绝缘效果。SiO2介质层厚度在200nm。
(3)将生长好的β-氧化镓纳米材料层朝下，采用非机械的方式施加特定力，即悬至于SiO2介质层上方1cm高度处，解除限制，使得β-氧化镓纳米材料层由于重力的原因自然下落，在重力的影响下贴合到SiO2介质层上。
(4)贴合后再将SiO2介质层与β-氧化镓纳米材料层分离，此时SiO2介质层上便粘贴有从β-氧化镓纳米材料中分离出来的β-氧化镓纳米片。
β-氧化镓纳米材料层的SEM图如图2所示，XRD图如图3所示，Raman图如图4所示，生长所得的产物为高质量β-氧化镓，包含了纳米片，纳米带以及纳米线。成功转移到SiO2介质层上的β-氧化镓纳米片如图5所示。
实施例2：一种转移氧化镓纳米带的方法。
其步骤如下：
(1)以(0001)氮化镓薄膜为衬底，面积2mm×2mm，厚度20μm，采用CVD法在氮化镓薄膜衬底上生长β-氧化镓纳米材料。
(2)使用多晶硅为衬底材料，在衬底材料上沉积一层SiO2介质层，以增加氧化镓材料和衬底之间的粘附性以及起到绝缘效果。SiO2介质层厚度在200nm。
(3)将生长好的β-氧化镓纳米材料层朝下，采用机械方式施加特定力，即将β-氧化镓纳米材料层放置于SiO2介质层上，并使用0.1N的力对β-氧化镓纳米材料层进行按压，使得β-氧化镓纳米材料层紧密的贴合在SiO2介质层上。
(4)贴合后再将SiO2介质层与β-氧化镓纳米材料层分离，此时SiO2介质层上便粘贴有从β-氧化镓纳米材料中分离出来的β-氧化镓纳米片。
(5)完成步骤(4)后，再次将生长好的β-氧化镓纳米材料层朝下，采用机械方式施加特定力，即将β-氧化镓纳米材料层放置于SiO2介质层上，并使用0.3N的力对β-氧化镓纳米材料层进行按压，使得β-氧化镓纳米材料层更加紧密的贴合在SiO2介质层上。
(6)完成步骤(5)后，再将SiO2介质层与β-氧化镓纳米材料层分离，此时SiO2介质层上便粘贴有从β-氧化镓纳米材料中分离出来的β-氧化镓纳米带。
成功转移到SiO2介质层上的β-氧化镓纳米带如图6所示。
实施例3：一种转移氧化镓纳米线的方法。
其步骤如下：
(1)以(0001)氮化镓薄膜为衬底，面积2mm×2mm，厚度20μm，采用CVD法在氮化镓薄膜衬底上生长β-氧化镓纳米材料。
(2)使用多晶硅为衬底材料，在衬底材料上沉积一层SiO2介质层，以增加氧化镓材料和衬底之间的粘附性以及起到绝缘效果。SiO2介质层厚度在200nm。
(3)将生长好的β-氧化镓纳米材料层朝下，采用机械方式施加特定力，即将β-氧化镓纳米材料层放置于SiO2介质层上，并使用0.1N的力对β-氧化镓纳米材料层进行按压，使得β-氧化镓纳米材料层紧密的贴合在SiO2介质层上。
(4)贴合后再将SiO2介质层与β-氧化镓纳米材料层分离，此时SiO2介质层上便粘贴有从β-氧化镓纳米材料中分离出来的β-氧化镓纳米片。
(5)完成步骤(4)后，再次将生长好的β-氧化镓纳米材料层朝下，采用机械方式施加特定力，即将β-氧化镓纳米材料层放置于SiO2介质层上，并使用0.3N的力对β-氧化镓纳米材料层进行按压，使得β-氧化镓纳米材料层更加紧密的贴合在SiO2介质层上。
(6)完成步骤(5)后，再将SiO2介质层与β-氧化镓纳米材料层分离，此时SiO2介质层上便粘贴有从β-氧化镓纳米材料中分离出来的β-氧化镓纳米带。
(7)完成步骤(6)后，再次将生长好的β-氧化镓纳米材料层朝下，采用机械方式施加特定力，即将β-氧化镓纳米材料层放置于SiO2介质层上，并使用0.7N的力对β-氧化镓纳米材料层进行按压，使得β-氧化镓纳米材料层进一步紧密的贴合在SiO2介质层上。
(8)完成步骤(7)后，再将SiO2介质层与β-氧化镓纳米材料层分离，此时SiO2介质层上便粘贴有从β-氧化镓纳米材料中分离出来的β-氧化镓纳米线。
成功转移到SiO2介质层上的β-氧化镓纳米线如图7所示。
上述实施例中的特定力的大小及实施方式的选择，可有效分离纳米片和纳米带中的纳米线，转移成功率高，分离效果好。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。虽然本发明已以较佳实例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述的方法及技术内容做出些许的更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术发案的内容，依据本发明的技术实质对以上实例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，包括：
步骤1：在第一衬底上生长氧化镓纳米材料；
步骤2：在第二衬底上生长介质层，所述第二衬底为转移目标层；
步骤3：以特定力将第一衬底上的氧化镓纳米材料压合至介质层，随后将第一衬底层抬起。
2.根据权利要求1所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，步骤1中所述氧化镓纳米材料为氧化镓纳米线，氧化镓纳米带，氧化镓纳米片。
3.根据权利要求1所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，步骤1中所述第一衬底为氮化镓，硅，氮化铟，氮化铟，氮化铝，砷化镓，砷化铟，砷化铝，蓝宝石薄膜。
4.根据权利要求1所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，步骤2中所述第二衬底为氮化镓，硅，氮化铟，氮化铟，氮化铝，砷化镓，砷化铟，砷化铝，蓝宝石。
5.根据权利要求1所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，步骤2中，柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚对苯二甲酸类塑料(PET)为所述的第二衬底和介质层替换材料。
6.根据权利要求1所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，步骤2中所述介质层为氧化硅，氧化铪，氧化铝，硅，氮化硼。
7.根据权利要求1所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，步骤2中所述介质层厚度为：10nm～200nm。
8.根据权利要求1所述氧化镓材料转移方法，其特征在于，步骤3中所述的特定力为采用机械或非机械方式施加的力。
9.根据权利要求1所述氧化镓材料转移方法，其特征在于，所述特定力的大小为：0～2N。
10.根据权利要求8中所述氧化镓材料转移方法，其特征在于，所述特定力采用的是可直接控制大小的外力进行按压。
11.根据权利要求8中所述氧化镓材料转移方法，其特征在于，所述特定力采用的是不可直接控制的外力。
12.根据权利要求11中所述氧化镓材料转移方法，其特征在于，所述不可直接控制的外力包括：由第一衬底和第一氧化镓材料层自身重力达到的特定力。
13.根据权利要求11中所述氧化镓材料转移方法，其特征在于，所述不可直接控制的外力包括：通过调整第一氧化镓材料层距离介质层的高度，从而调整氧化镓材料层自由落体至介质层上所产生的冲击力带来的特定力。
14.根据权利要求8所述氧化镓纳米材料转移方法，其特征在于，所述机械或非机械力的强度随着第一衬底尺寸的增大而减小。
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