TWI424955B - Ｐ型氮化鎵奈米線之製造方法 - Google Patents

Ｐ型氮化鎵奈米線之製造方法 Download PDF

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Description

P型氮化鎵奈米線之製造方法
本發明係為一種P型氮化鎵奈米線之製造方法，特別為一種應用離子佈植鈷元素於N型氮化鎵奈米線之P型氮化鎵奈米線之製造方法。
自從發現奈米碳管以來，各種奈米材料就接二連三地被製造出來，而在其中奈米線(nanowires)即為一種受到廣為應用之奈米材料。顧名思義，奈米線是一種具有在橫向上被限制在100奈米以下(縱向沒有限制)的一維結構，而由於受到奈米尺寸的限制，奈米線沒有一般塊材晶體所含的雜質、缺陷與差排…等問題，所以奈米線擁有良好的晶體結構，進而可應用在電子、光電元件或偵測元件…等。
另外，奈米線可應用於微型半導體元件製作，如單電子電晶體，場效電晶體(Field Effect Transistor,FET)等，此外也可應用於微型光電元件如光子晶體以及奈米雷射元件，並且可藉由導入奈米線來得到最佳的效果。目前奈米線主要為金屬氧化物，如氧化銦(In2 O3 )、氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(Ti02 )、氧化鎂(MgO)、氧化錫(Sn02 )…等最具代表性。另外如四氮化三矽(Si3 N4 )、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、三氧化二鎵(Ga2 O3 )與硫化銅(CuS)等，也已被成功合成。
以氮化鎵奈米線為例，目前大多以化學氣相沉積(CVD)或金屬有機化學氣相沈積法(MOCVD)製備，但是因為以上述方法所製備的氮化鎵奈米線皆無法準確控制沈積的量及深度，因此無法確實掌控氮化鎵奈米線的各項特性。
本發明係為一種P型氮化鎵奈米線之製造方法，利用離子佈植技術準確控制鈷元素之佈植能量及佈植劑量，進而達到確實掌握P型氮化鎵奈米線之特性。
本發明係為一種P型氮化鎵奈米線之製造方法，藉由將鈷元素佈植於N型氮化鎵奈米線中，以使得鈷原子可取代N型氮化鎵奈米線中之鎵原子，進而產生P型氮化鎵奈米線，以達到增加氮化鎵奈米線應用範圍之功效。
為達上述功效，本發明係提供一種P型氮化鎵奈米線之製造方法，其包括下列步驟：提供一矽基板；形成一N型氮化鎵奈米線於矽基板；離子佈植一鈷元素於N型氮化鎵奈米線，使N型氮化鎵奈米線中之鎵原子被鈷元素中之鈷原子所取代，進而使N型氮化鎵奈米線轉變為P型氮化鎵奈米線；以及熱退火P型氮化鎵奈米線。
藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：
一、利用離子佈植技術準確控制鈷元素之佈植能量及佈植劑量，進而確實掌握P型氮化鎵奈米線之特性。
二、藉由將鈷元素佈植於N型氮化鎵奈米線中，以利用鈷原子取代N型氮化鎵奈米線中之鎵原子，進而使N型氮化鎵奈米線轉變為P型氮化鎵奈米線，以達到增加氮化鎵奈米 線應用範圍之功效。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
第1圖係為本發明之一種P型氮化鎵奈米線之製造方法S100流程實施例圖。第2圖係為本發明之一種矽基板10之實施例示意圖。第3圖係為本發明之一種N型氮化鎵奈米線20之實施例示意圖。第4圖係為本發明之一種離子佈植鈷元素於N型氮化鎵奈米線20之實施例示意圖。第5圖係為本發明之一種P型氮化鎵奈米線30之實施例示意圖。第6圖係為以掃瞄式電子顯微鏡(SEM)觀測應用本發明之一種P型氮化鎵奈米線製作之場效電晶體之影像。第7A圖至第7C圖係為應用本發明之一種P型氮化鎵奈米線製作之場效電晶體之電流-電壓特性關係圖。
如第1圖所示，本實施例係為一種P型氮化鎵奈米線之製造方法S100，其包括下列步驟：提供一矽基板S10；形成一N型氮化鎵奈米線於矽基板S20；離子佈植一鈷元素於N型氮化鎵奈米線S30；以及熱退火P型氮化鎵奈米線S40。
提供一矽基板S10：如第2圖所示，提供一矽基板10，而矽基板10可先經過一清洗步驟清洗，例如可將矽基板10放置 在裝有一丙酮之容器中，以利用丙酮清洗矽基板10，並可將裝有丙酮的容器放入超音波振盪器中振盪，藉以去除在矽基板10上的油性污染物。接著可在另一容器中裝入一異丙醇，並將利用丙酮清洗過的矽基板10放入異丙醇中，同樣的可將裝有異丙醇及矽基板10的容器放入超音波振盪器中振盪，以便清洗溶解殘留於矽基板10上的丙酮。最後，再利用一去離子水清洗以異丙醇清洗過之矽基板10，同樣的可將裝有去離子水及矽基板10之容器放入超音波振盪器中振盪，進而確保矽基板10已完全被清洗乾淨。
形成一N型氮化鎵奈米線於矽基板S20：如第3圖所示，可藉由氣液固(vapor-liquid-solid,VLS)機制沈積N型氮化鎵奈米線20於矽基板上。然而，可在執行清洗步驟之後及形成N型氮化鎵奈米線20之前執行一鍍膜步驟，其係藉由利用濺鍍機(sputter)將一金薄膜鍍在矽基板10上(圖未示)，並在氣液固機制的加熱過程中金薄膜可形成金粒子，而金粒子則可作為催化劑，用以幫助N型氮化鎵奈米線20之形成。
離子佈植一鈷元素於N型氮化鎵奈米線S30：如第4圖所示，藉由離子佈植機，將鈷元素以一67keV~77keV之佈植能量、小於10微安培之離子電流及一1×1016 cm-2 ~4×1016 cm-2 佈植劑量佈植於N型氮化鎵奈米線20上。由於鈷元素佈植於N型氮化鎵奈米線20後，鈷原子可取代N型氮化鎵奈米線20中之鎵原子，進而可使得N型氮化鎵奈米線20轉變為P型氮化鎵奈米線30(如第5圖所示)。
熱退火P型氮化鎵奈米線S40：而完成離子佈植後之P型 氮化鎵奈米線30需再送入高溫爐中，在氮氣的環境下以500℃~700℃熱退火5~7分鐘，更佳的是可以600℃~700℃之溫度熱退火5~7分鐘，以使得P型氮化鎵奈米線30可具有較佳之特性。
如第6圖所示，其係為應用本實施例之P型氮化鎵奈米線所製作之場效電晶體，而場效電晶體之製作例如將P型氮化鎵奈米線30由矽基板10上刮下，並放置於裝有無水酒精之試管中，之後再將試管放入超音波振盪器中振盪，並將混合有P型氮化鎵奈米線30之無水酒精噴灑在氮化矽基板上。接下來可利用蔽蔭遮罩(shadow mask)技術蓋上氮化矽基板，並藉由電子束蒸鍍機(e-beam evaporateion)蒸鍍金屬，藉以形成一金屬電極40，而金屬電極40可以為鈦/金(可蒸鍍50/150奈米之厚度)，進而完成場效電晶體之製作。
如第7A圖至第7C圖所示，可將製作完成之場效電晶體放在顯微鏡下，並利用半導體特性分析儀之探針碰觸金屬電極40，進而量測場效電晶體之電流-電壓特性。而由於所量測出來的電流-電壓特性呈現P型場效電晶體之特性，因此可說明藉由離子佈植鈷元素於N型氮化鎵奈米線20之方式可製造產生P型氮化鎵奈米線30，藉此可達到增加氮化鎵奈米線應用範圍之功效，並且可利用離子佈植技術準確地控制P型氮化鎵奈米線30之元件品質及特性。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等 效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
10‧‧‧矽基板
20‧‧‧N型氮化鎵奈米線
30‧‧‧P型氮化鎵奈米線
40‧‧‧金屬電極
第1圖係為本發明之一種P型氮化鎵奈米線之製造方法流程實施例圖。
第2圖係為本發明之一種矽基板之實施例示意圖。
第3圖係為本發明之一種N型氮化鎵奈米線之實施例示意圖。
第4圖係為本發明之一種離子佈植鈷元素於N型氮化鎵奈米線之實施例示意圖。
第5圖係為本發明之一種P型氮化鎵奈米線之實施例示意圖。
第6圖係為以掃瞄式電子顯微鏡(SEM)觀測應用本發明之一種P型氮化鎵奈米線製作之場效電晶體之影像。
第7A圖至第7C圖係為應用本發明之一種P型氮化鎵奈米線製作之場效電晶體之電流-電壓特性關係圖。
S100．．．P型氮化鎵奈米線之製造方法
S10．．．提供一矽基板
S20．．．形成N型氮化鎵奈米線於矽基板
S30．．．離子佈植鈷元素於N型氮化鎵奈米線
S40．．．熱退火P型氮化鎵奈米線

Claims (9)

  1. 一種P型氮化鎵奈米線之製造方法，其包括下列步驟：提供一矽基板；形成一N型氮化鎵奈米線於該矽基板；離子佈植一鈷元素於該N型氮化鎵奈米線，使該N型氮化鎵奈米線中之鎵原子被該鈷元素中之鈷原子所取代，進而使該N型氮化鎵奈米線轉變為該P型氮化鎵奈米線；以及熱退火該P型氮化鎵奈米線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其進一步包括一清洗步驟，其係執行於該N型氮化鎵奈米線形成於該矽基板前。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該清洗步驟包括：以一丙酮清洗該矽基板；以一異丙醇清洗殘留於該矽基板之該丙酮；以及以一去離子水清洗以該異丙醇清洗過之該矽基板。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該清洗步驟執行後係執行一鍍膜步驟，其係將一金薄膜鍍在該矽基板上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該N型氮化鎵奈米線藉由氣液固(vapor-liquid-solid,VLS)機制沈積於該矽基板上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該離子佈植鈷元素步驟係以67keV~77keV之一佈植能量及小於10微 安培之一離子電流佈植該鈷元素於該N型氮化鎵奈米線。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該離子佈植鈷元素步驟係以一1×1016 cm-2 ~4×1016 cm-2 佈植劑量佈植該鈷元素於該N型氮化鎵奈米線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該熱退火步驟係在氮氣的環境下以500℃~700℃之溫度熱退火5~7分鐘。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該熱退火步驟係在氮氣的環境下以600℃~700℃之溫度熱退火5~7分鐘。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050133476A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Islam M. S. Methods of bridging lateral nanowires and device using same
WO2006031981A2 (en) * 2004-09-16 2006-03-23 Atomate Corporation Nanotube transistor and rectifying devices
WO2007038164A2 (en) * 2005-09-23 2007-04-05 Nanosys, Inc. Methods for nanostructure doping
US20070120129A1 (en) * 1999-11-19 2007-05-31 Cree, Inc. Rare earth doped layer or substrate for light conversion
TW200816494A (en) * 2006-08-09 2008-04-01 Micron Technology Inc Nanoscale floating gate and methods of formation
GB2446471A (en) * 2007-02-09 2008-08-13 Univ Bath GaN epitaxial layer over growth method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070120129A1 (en) * 1999-11-19 2007-05-31 Cree, Inc. Rare earth doped layer or substrate for light conversion
US20050133476A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Islam M. S. Methods of bridging lateral nanowires and device using same
WO2006031981A2 (en) * 2004-09-16 2006-03-23 Atomate Corporation Nanotube transistor and rectifying devices
WO2007038164A2 (en) * 2005-09-23 2007-04-05 Nanosys, Inc. Methods for nanostructure doping
TW200816494A (en) * 2006-08-09 2008-04-01 Micron Technology Inc Nanoscale floating gate and methods of formation
GB2446471A (en) * 2007-02-09 2008-08-13 Univ Bath GaN epitaxial layer over growth method

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