CN1177351C - 利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法包括首先采用阳极氧化的方法制备纳米多孔氧化铝模板，模板上的纳米孔径的孔为六角柱形并与模板面垂直呈有序并行排列，然后在纳米多孔氧化铝模板的背面生长一层金膜作为催化剂，再把镀金的纳米多孔氧化铝模板放入化学气相沉积装置的生长室，以高纯锗烷为生长气源，氮气为保护气体，在500～800℃温度下反应生长锗纳米线。用本发明方法生长纳米锗线的直径和长度可控，并可以得到阵列化的纳米锗线。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体纳米线的生长方法。具体说是利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法。
背景技术
锗(Ge)是一种重要的半导体材料，应用于高速微电子学器件和红外光学器件。与Si相比，Ge有更小的电子有效质量，空穴有效质量和更低的介电常数，并且体Ge的激子波尔半径(24.3nm)比体Si的激子波尔半径(4.9nm)大，所以，Ge会有更显著的量子尺寸效应。Ge的尺寸减小至纳米量级，能改善Ge的间接带隙的能带结构和材料的光学性质。
由于Ge纳米线材料的特殊性质和潜在的应用前景，国内外研究者在探索各种生长Ge纳米线材料的方法。Hiroo Omi等人采用高指数面法在Si(113)晶面上生长Ge纳米线，所制得的Ge纳米线取向一致，但其直径和长度的分布范围很大。另外一种制备Ge纳米线的方法是采用光刻技术在衬底上光刻出纳米线的图形，然后在光刻图形上生长Ge纳米线，该方法所获得的Ge纳米线，虽然直径和长度比较均匀，但是取向不一致，无法阵列化，而且成本很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法。它能实现锗纳米线的直径和长度可控及排列有序化。
本发明的利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法包括首先采用普通的阳极氧化的方法制备纳米多孔氧化铝模板，模板上的纳米孔径的孔为六角柱形并与模板面垂直呈有序并行排列，然后采用蒸发、溅射或喷金的方法在纳米多孔氧化铝模板的背面生长一层金膜作为催化剂，再把镀金的纳米多孔氧化铝模板放入化学气相沉积装置的生长室，以高纯锗烷GeH4(纯度为99.995％)为生长气源，氮气为保护气体，在500～800℃温度下反应生长锗纳米线。
本发明的优点是
1.纳米锗线的直径和长度可控，可以通过控制纳米多孔氧化铝的孔径来控制纳米锗的直径；通过控制生长时间来控制纳米锗的长度，长度可达几十微米。
2.可以得到阵列化的纳米锗线。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明。
实施例采用两步阳极氧化制备纳米多孔氧化铝模板，阳极氧化时，阴极用铅板，阳极用纯度为99.99％的铝片，先将铝片经过超声波清洗、退火、碱性除油、酸性浸渍和电解抛光工艺过程获得表面洁净光滑的铝片，采用浓度为0.3mol/L草酸溶液在室温下直流电压恒定在40V进行铝的第一步阳极氧化，氧化12小时后，用8％CrO3+6％H3PO4溶液在60℃的温度腐蚀10小时去掉此氧化层，接着按第一步相同的条件进行第二步阳极氧化就能形成多孔氧化铝的孔洞阵列，最后用HgCl2溶液和H3PO4溶液去除未被氧化的铝形成贯通的氧化铝模板。模板上的纳米孔径一般为5～100nm，此例为30nm，孔为六角柱形，与模板面垂直呈有序并行排列。然后在已穿孔的纳米多孔氧化铝模板背面，在室温下喷一层金膜，作为催化剂，再将喷金的纳米多孔氧化铝模板放入化学相沉积装置的生长室；调节温度控制器，使生长温度在720℃；同时使高纯锗烷(GeH4，纯度99.995％)气体以6sccm流量进入生长室。利用化学气相淀积的高温热分解反应生长锗纳米线。反应方程式如下：
生长过程完成，待温度降至室温后取出样品。
生长过程中，以氮气为保护气体，定时利用氮气将存积在化学气相沉积装置机械泵中剩余的锗烷从泵腔中赶走。
Claims (4)
1.利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法，其特征是它包括用铝片作为阳极，首先采用阳极氧化的方法制备纳米多孔氧化铝模板，模板上的纳米孔径的孔为六角柱形并与模板面垂直呈有序并行排列，然后在纳米多孔氧化铝模板的背面生长一层金膜作为催化剂，再把镀金的纳米多孔氧化铝模板放入化学气相沉积装置的生长室，以纯度99.995％的高纯锗烷为生长气源，在500～800℃温度下反应生长锗纳米线。
2.按权利要求1所述的利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法，其特征是阳极氧化，用铅板作阴极，纯度为99.99％的铝片为阳极。
3.按权利要求1所述的利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法，其特征是氧化铝模板背面生长金膜，可以采用蒸发、溅射或喷金的方法。
4.按权利要求1所述的利用氧化铝模板生长锗纳米线的方法，其特征是所说的纳米孔径为5～100nm。
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