TWI483893B - 外延襯底 - Google Patents

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Description

外延襯底
本發明涉及一種外延襯底，尤其為涉及一種具有微結構的外延襯底。
外延襯底，尤其氮化鎵外延襯底為製作半導體器件的主要材料之一。例如，近年來，製備發光二極體（LED）的氮化鎵外延片成為研究的熱點。
所述氮化鎵外延片為指在一定條件下，將氮化鎵材料分子，有規則排列，定向生長在外延襯底如藍寶石基底上，然後再用於製備發光二極體。高品質氮化鎵外延片的製備一直為研究的難點。先前技術中，外延襯底的製備方法為將藍寶石基底的一表面進行拋光，形成一平面，然後用於生長氮化鎵外延片。
然而，由於氮化鎵和藍寶石基底的晶格常數及熱膨脹係數的不同，從而導致氮化鎵外延層存在較多位錯缺陷。而且，氮化鎵外延層和外延襯底之間存在較大應力，應力越大會導致氮化鎵外延層破裂。這種外延襯底普遍存在晶格失配現象，且易形成位錯等缺陷。
綜上所述，提供一種高品質的外延襯底實為必要。
一種外延襯底，包括：一基底，所述基底具有一外延生長面，該外延生長面具有複數凸起部與複數凸起；及一奈米碳管層，該奈米碳管層設置於所述基底的外延生長面，並覆蓋所述複數凸起部與複數凸起；其中，所述奈米碳管層與所述基底的外延生長面接觸設置，所述奈米碳管層的起伏趨勢與所述外延生長面的起伏趨勢相同。
一種外延襯底，包括：一基底，所述基底具有一外延生長面，該外延生長面為具有複數微結構的圖案化的表面；及一奈米碳管層，該奈米碳管層設置於所述基底的外延生長面，並覆蓋所述複數微結構；其中，所述奈米碳管層與所述基底的外延生長面接觸設置，所述奈米碳管層的起伏趨勢與所述外延生長面的起伏趨勢相同。
與先前技術相比，通過在所述基底的圖案化的外延生長面貼附一奈米碳管層製備的外延襯底，所述奈米碳管層貼附於所述圖案化的外延生長面，從而與所述圖案化的外延基底相互作用，減小了外延層生長過程中的位錯缺陷，並且可避免所述奈米碳管層中的奈米碳管在生長過程中脫落，提高了生長的外延層的品質。
以下將結合附圖詳細說明本發明實施例提供的外延襯底、外延襯底的製備方法及利用該外延襯底製備的外延結構體。為了便於理解本發明的技術方案，本發明首先介紹一種外延襯底的製備方法。
請參閱圖1，本發明實施例提供一種外延襯底10的製備方法，其具體包括以下步驟：
步驟S11，提供一基底100，該基底100具有一外延生長面101；
步驟S12，蝕刻所述外延生長面101，形成複數凸起部105及凹陷部103，從而形成一圖案化的表面；
步驟S13，在所述圖案化的的表面設置一奈米碳管層110；
步驟S14，處理所述奈米碳管層110，使所述奈米碳管層110中對應凹陷部103位置處的奈米碳管貼附於所述凹陷部103底面，對應凸起部105位置處的奈米碳管緊貼在所述凸起部105表面。
在步驟S11中，所述基底100提供了生長外延層120的外延生長面101。所述基底100的外延生長面101為分子平滑的表面，且去除了氧或碳等雜質。所述基底100可以為單層或多層結構。當所述基底100為單層結構時，該基底100可以為一單晶結構體，且具有一晶面作為外延層120的外延生長面101。所述單層結構的基底100的材料可以為SOI(silicon on insulator，絕緣基底上的矽)、LiGaO2 、LiAlO2 、Al2 O3 、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。當所述基底100為多層結構時，其需要包括至少一層所述單晶結構體，且該單晶結構體具有一晶面作為外延生長面101。所述基底100的材料可以根據所要生長外延層120來選擇，優選地，使所述基底100與外延層120具有相近的晶格常數及熱膨脹係數。所述基底100的厚度、大小和形狀不限，可以根據實際需要選擇。所述基底100不限於所述列舉的材料，只要具有支持外延層120生長的外延生長面101的基底100均屬於本發明的保護範圍。本實施例中，所述基底100為藍寶石（Al2 O3 ）基底。
在步驟S12中，所述外延生長面101的蝕刻方法可為濕法蝕刻、幹法蝕刻、電漿蝕刻或光蝕刻方法等方法中的一種。請一併參閱圖2，本實施例中，所述外延生長面101的蝕刻方法為濕法蝕刻法，具體包括一下步驟：
步驟S121，在所述外延生長面101上設置一圖案化的掩模102；
步驟S122，蝕刻所述基底100的外延生長面101，形成一圖案化的表面；
步驟S123，去除所述掩模102。
在步驟S121中，所述掩模102的材料不限，如二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或二氧化鈦等，可根據實際需要進行選擇，只要保證在後續的蝕刻基底100的過程中，掩模102覆蓋的基底100不能被腐蝕液腐蝕即可。本實施例中，所述在外延生長面101設置圖案化掩模102包括以下步驟：
首先，在所述基底100的外延生長面101上沈積一層二氧化矽膜。所述二氧化矽膜可通過化學氣相沈積法形成在所述外延生長面101，所述二氧化矽膜的厚度可為0.3微米～2微米。
其次，利用光刻工藝蝕刻所述二氧化矽膜形成一圖案化的掩模102。所述二氧化矽膜的蝕刻可包括以下步驟：
第一步，所述二氧化矽的表面設置一光刻膠；
第二步，通過曝光顯影使所述光刻膠圖案化；
第三步，利用氫氟酸（HF4 ）、氟化氨（NH4 F）的混合液蝕刻所述二氧化矽膜，形成所述圖案化的掩模102。
所述掩模102具有複數鏤空的空隙，形成一圖案，該圖案不限，優選的，所述圖案為複數圖形單元形成一週期性的圖形陣列，所述圖形單元可為圓形、方形、正六邊形、菱形、三角形或不規則圖形中的任意一種或幾種的組合，可根據實際需要進行選擇。本實施例中，所述圖形單元為一矩形，所述複數矩形彼此平行排列，優選的，所述複數矩形彼此等間距排列，圖形單元之間的間距為1微米～20微米，所述矩形的寬度可為1微米～50微米，其長度可與所述基底100的長度或寬度相同。
在步驟S122中，所述基底100以圖案化的二氧化矽膜作為掩模，採用硫酸與磷酸的混合液濕法蝕刻所述基底100的外延生長面101，未覆蓋掩模102的外延生長面101在混合液的腐蝕作用下溶解，而覆蓋有掩模102的表面則不發生變化，從而使所述基底100的外延生長面101圖案化。所述硫酸與磷酸的體積比為1：3～3：1，所述蝕刻溫度為300℃～500℃，蝕刻時間可為30秒～30分鐘，所述蝕刻時間可根據所需蝕刻的深度進行選擇。
請一併參閱圖3，所述圖案化的基底100的圖形與所述掩模102的圖形對應，為複數圖形單元形成的圖形陣列，所述圖形單元可為圓形、方形、正六邊形、菱形、三角形或不規則圖形中的一種或組合。所述圖案化的基底100包括複數微結構，具體的，所述微結構包括複數凹陷部103及凸起部105，具體的，當所述凸起部105為複數突出的凸起部實體時，如所述凸起部105可為複數間隔設置的凸點，則相鄰的凸起部實體之間即為所述凹陷部103；當所述凹陷部為複數凹陷的凹洞時，如所述凹陷部103可為複數間隔設置的凹洞，則凹洞之間的部份即為所述凸起部105。所述微結構在平行於基底100表面方向上的徑向尺寸大於等於1微米小於等於50微米，即所述凹陷部103及所述凸起部105沿所述基底100平面方向上的徑向尺寸均為1微米-50微米。本實施例中，由於所述掩模102為複數矩形單元排列形成一陣列，因此，在所述基底100的表面形成複數條形的凹槽，相鄰的凹槽之間形成一條形的凸起部105，優選的，所述凸起部105為一三維奈米結構。所述複數凹槽沿同一方向延伸，且在垂直於延伸方向上複數凹陷部103彼此平行間隔排列，優選的，所述複數凹陷部103彼此等間距排列。所述凹陷部103的寬度為1微米～50微米，所述凹陷部103的間距為1微米～20微米，即所述凸起部105的寬度為1微米～20微米，凸起部105之間的間距為1微米～50微米。所述凹陷部103的深度可根據實際需要進行選擇，優選的，所述凹陷部103具有相同的深度，所述凹陷部103的深度為指沿垂直於外延生長面101的表面向所述基底100內部延伸的長度。本實施例中，所述凹陷部103的深度為0.1微米～1微米。所述基底100經過蝕刻後，所述凹陷部103的底面及所述凸起部105的表面形成所述圖案化的外延生長面。
請一併參閱圖4至圖7，所述凸起部105為一三維奈米結構，所述三維奈米結構為突出於所述基底100表面的凸起部結構，相鄰的凸起部結構之間為所述凹陷部103。所述三維奈米結構可為長方體、立方體、三棱柱、六棱柱或圓柱等，也可以為其他幾何形狀。所述複數三維奈米結構可排列形成一陣列，也可排列形成其他幾何圖案，如圓形、扇形、三角形等等，相鄰的三維奈米結構之間形成凹陷部103。根據所述凸起部105結構的不同，所述凸起部105的尺寸（如最大直徑或最大邊長）均為1微米～20微米，所述凸起部105的高度為0.1微米～1微米；根據凹陷部103形狀的不同，所述凹陷部103的尺寸（如最大直徑或最大邊長）均為1微米～50微米。進一步的，所述凸起部105也可以相同形狀的凹陷部103代替，形成所述圖案化的表面。
在步驟S123中，所述掩模102可採用氫氟酸（HF4 ）腐蝕的方法去除。進一步的，在所述掩模102去除之後，可利用電漿水等洗滌所述基底100，以去除殘餘的氫氟酸等雜質，以有利於後續的外延生長。
在步驟S13中，所述奈米碳管層110通過直接鋪設的方法設置在基底100的外延生長面101。所述奈米碳管層110與所述基底100接觸設置並覆蓋所述外延生長面101。具體的，所述奈米碳管層110與凸起部105的表面接觸，凹陷部103上的奈米碳管層110懸空設置，所述懸空設置為指位於凹陷部103處的部份奈米碳管層110不與基底100的任何表面接觸。所述奈米碳管層110包括複數奈米碳管的連續的整體結構，該複數奈米碳管沿著基本平行於奈米碳管層110表面的方向延伸。當所述奈米碳管層110設置於所述外延生長面101時，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的延伸方向平行於所述奈米碳管層110所在的平面。所述奈米碳管層110中的奈米碳管的延伸方向可與所述長條形凸起部105的延伸方向呈一定角度設置，所述角度大於等於0度小於等於90度，本實施例中，所述奈米碳管層110中奈米碳管的延伸方向垂直於所述長條形凸起部105的延伸方向設置，從而可進一步提高後續生長的外延層120的品質。
所述奈米碳管層110的厚度為1奈米~100微米、10奈米、200奈米、1微米。所述奈米碳管層110為一圖形化的奈米碳管層110。本實施例中，所述奈米碳管層110的厚度為100奈米。所述奈米碳管層110中的奈米碳管可以為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管或多壁奈米碳管中的一種或多種，其長度和直徑可以根據需要選擇。所述奈米碳管層110為一圖形化結構，當所述奈米碳管層110設置在所述基底100的外延生長面101時，使所述基底100的外延生長面101對應該圖形暴露出來，以便於在該暴露出來的部份基底100的外延生長面101上生長外延層120，即所述奈米碳管層110起掩模作用。
所述“圖形化結構”為指所述奈米碳管層110具有複數微孔112，該複數微孔112從所述奈米碳管層110的厚度方向貫穿所述奈米碳管層110。所述微孔112可以為複數相鄰的奈米碳管圍成的微孔或者沿奈米碳管軸向延伸方向延伸呈條形的相鄰奈米碳管之間的間隙。所述微孔112為微孔時其孔徑（平均孔徑）範圍為10奈米~500微米，所述微孔112為間隙時其寬度（平均寬度）範圍為10奈米~500微米。以下稱為“所述微孔112的尺寸”為指孔徑或間隙寬度的尺寸範圍。所述奈米碳管層110中所述微孔和間隙可以同時存在並且兩者尺寸可以在上述尺寸範圍內不同。所述微孔112的尺寸為10奈米~300微米，比如10奈米、1微米、10微米、80微米或120微米等。所述間隙105的尺寸越小，有利於在生長外延層的過程中減少位錯等缺陷的產生，以獲得高品質的外延層120。優選地，所述微孔112的尺寸為10奈米~10微米。進一步地，所述奈米碳管層110的佔空比為1:100~100:1，如1:10、1:2、1:4、4:1、2:1或10:1。優選地，所述佔空比為1:4~4:1。所謂“佔空比”指該奈米碳管層110設置於基底100的外延生長面101後，該外延生長面101被奈米碳管層110佔據的部份與通過微孔112暴露的部份的面積比。本實施例中，所述微孔112在所述奈米碳管層110中均勻分佈。
所述奈米碳管層110具有如前所述的圖形效果的前提下，所述奈米碳管層110中的複數奈米碳管的排列方向（軸向延伸方向）可以為無序、無規則，比如過濾形成的奈米碳管過濾膜，或者奈米碳管之間相互纏繞形成的奈米碳管絮狀膜等。所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的排列方式也可以為有序的、有規則的。例如，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的軸向均基本平行於所述基底100的且基本沿同一方向延伸；或者，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的軸向可有規律性地基本沿兩個以上方向延伸；或者，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的軸向沿著基底100的一晶向延伸或與基底100的一晶向成一定角度延伸。為了容易獲得較好的圖形效果，本實施例中優選的，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管沿著基本平行於奈米碳管層110表面的方向延伸。當所述奈米碳管層110設置於所述基底100的外延生長面101時，所述奈米碳管層110中複數奈米碳管的延伸方向基本平行於所述基底100的外延生長面101。
所述奈米碳管層110為複數奈米碳管組成的一自支撐結構，此時所述奈米碳管層110可直接鋪設在所述基底100的外延生長面101。其中，所述“自支撐”為指該奈米碳管層110不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身狀態，即將該奈米碳管層110置於（或固定於）間隔特定距離設置的兩個支撐體（對應本案應為長條形凸起部105）上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管層110能夠懸空保持自身狀態。由於奈米碳管層110為自支撐結構，所述奈米碳管層110可以直接鋪設在基底100上，而不必要通過複雜的化學方法形成在基底100的外延生長面101。所述奈米碳管層110可以為一連續的整體結構，也可以為複數奈米碳管線平行排列形成的單層結構。當所述奈米碳管層110為複數奈米碳管線平行排列形成的單層結構時，需要在垂直於平行排列方向上提供支撐才具有自支撐能力。進一步的，所述奈米碳管層110的複數奈米碳管中在延伸方向上相鄰的奈米碳管之間通過凡得瓦力首尾相連。當並列的相鄰奈米碳管之間也通過凡得瓦力相連時所述奈米碳管層110的自支撐性更好。
所述奈米碳管層110可以為由複數奈米碳管組成的純奈米碳管結構。即，所述奈米碳管層110在整個形成過程中無需任何化學修飾或酸化處理，不含有任何羧基等官能團修飾。所述奈米碳管層110還可以為一包括複數奈米碳管及添加材料的複合結構。其中，所述複數奈米碳管在所述奈米碳管層110中佔主要成分，起著框架的作用。所述添加材料包括石墨、石墨烯、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽、無定形碳等中的一種或多種。所述添加材料還可以包括金屬碳化物、金屬氧化物及金屬氮化物等中的一種或多種。所述添加材料包覆於奈米碳管層110中奈米碳管的至少部份表面或設置於奈米碳管層110的微孔112內。優選地，所述添加材料包覆於奈米碳管的表面。由於，所述添加材料包覆於奈米碳管的表面，使得奈米碳管的直徑變大，從而使奈米碳管之間的微孔112減小。所述添加材料可以通過化學氣相沈積（CVD）、物理氣相沈積（PVD）或磁控濺射等方法形成於奈米碳管的表面。
所述奈米碳管層110可以預先成型後再直接鋪設在所述基底100的外延生長面101。將所述奈米碳管層110鋪設在所述基底100的外延生長面101後還可以包括一有機溶劑處理的步驟，以使奈米碳管層110與外延生長面101更加緊密結合。該有機溶劑可選用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一種或者幾種的混合。本實施例中的有機溶劑採用乙醇。該使用有機溶劑處理的步驟可通過試管將有機溶劑滴落在奈米碳管層110表面浸潤整個奈米碳管層110或將基底100和整個奈米碳管層110一起浸入盛有有機溶劑的容器中浸潤。
具體地，所述奈米碳管層110可以包括奈米碳管膜或奈米碳管線。所述奈米碳管層110可以為一單層奈米碳管膜或複數層疊設置的奈米碳管膜。所述奈米碳管層110可包括複數相互平行且間隔設置的奈米碳管線。所述奈米碳管層110還可以包括複數交叉設置組成網狀結構的奈米碳管線。當所述奈米碳管層110為複數層疊設置的奈米碳管膜時，奈米碳管膜的層數不宜太多，優選地，為2層~100層。當所述奈米碳管層110為複數平行設置的奈米碳管線時，相鄰兩個奈米碳管線之間的距離為0.1微米~200微米，優選地，為10微米~100微米。所述相鄰兩個奈米碳管線之間的空間構成所述奈米碳管層110的微孔112。相鄰兩個奈米碳管線之間的間隙長度可以等於奈米碳管線的長度。所述奈米碳管線設置於所述外延生長面101構成所述奈米碳管層110時，所述奈米碳管線的延伸方向與所述凹陷部103的延伸方向交叉設置，交叉角度大於0度小於等於90度，優選的，所述奈米碳管線的延伸方向垂直於所述凹陷部103的延伸方向，即所述奈米碳管線橫跨在所述複數平行間隔排列的凹陷部103上。所述奈米碳管膜可以直接鋪設在基底100的外延生長面101構成所述奈米碳管層110。通過控制奈米碳管膜的層數或奈米碳管線之間的距離，可以控制奈米碳管層110中微孔112的尺寸。
所述奈米碳管膜為由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中多數奈米碳管之間通過凡得瓦力相連而實現。本實施例中，所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向延伸。所述擇優取向為指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部份接觸。當所述奈米碳管膜設置於所述基底100的外延生長面101時，所述奈米碳管膜中奈米碳管的延伸方向與所述凹陷部103的延伸方向可成一交叉角度α，且α大於等於0度小於等於90度（0°≦α≦90°）。當α為0度時，所述奈米碳管的延伸方向平行於所述凹陷部103的延伸方向；當α為90度時，所述奈米碳管的延伸方向垂直於所述凹陷部103的延伸方向；當0°＜α＜90°時，所述奈米碳管的延伸方向與所述凹陷部103的延伸方向交叉。
下面進一步說明所述奈米碳管膜或者奈米碳管線的具體構造、製備方法或處理方法。
請參閱圖8及圖9，具體地，所述奈米碳管膜包括複數連續且定向延伸的奈米碳管片段113。該複數奈米碳管片段113通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段113包括複數相互平行的奈米碳管115，該複數相互平行的奈米碳管115通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段113具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述奈米碳管膜可通過從一奈米碳管陣列中選定部份奈米碳管後直接拉取獲得。所述奈米碳管膜的厚度為1奈米~100微米，寬度與拉取出該奈米碳管膜的奈米碳管陣列的尺寸有關，長度不限。所述奈米碳管膜中相鄰的奈米碳管之間存在微孔或間隙從而構成微孔112，且該微孔的孔徑或間隙的尺寸小於10微米。優選地，所述奈米碳管膜的厚度為100奈米~10微米。該奈米碳管膜中的奈米碳管115沿同一方向擇優取向延伸。所述奈米碳管膜及其製備方法具體請參見申請人於2007年2月9日申請的，於2010年5月26日公告的第CN101239712B號中國公開專利“奈米碳管膜結構及其製備方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部份。
請參閱圖10，當所述奈米碳管層包括層疊設置的多層奈米碳管膜時，相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸方向形成一交叉角度β，且β大於等於0度小於等於90度（0°≦β≦90°）。
為減小奈米碳管膜的厚度，還可以進一步對該奈米碳管膜進行加熱處理。為避免奈米碳管膜加熱時被破壞，所述加熱奈米碳管膜的方法採用局部加熱法。其具體包括以下步驟：局部加熱奈米碳管膜，使奈米碳管膜在局部位置的部份奈米碳管被氧化；移動奈米碳管被局部加熱的位置，從局部到整體實現整個奈米碳管膜的加熱。具體地，可將該奈米碳管膜分成複數小的區域，採用由局部到整體的方式，逐區域地加熱該奈米碳管膜。所述局部加熱奈米碳管膜的方法可以有多種，如鐳射加熱法、微波加熱法等等。本實施例中，通過功率密度大於0.1×104 瓦特/平方米的鐳射掃描照射該奈米碳管膜，由局部到整體的加熱該奈米碳管膜。該奈米碳管膜通過鐳射照射，在厚度方向上部份奈米碳管被氧化，同時，奈米碳管膜中直徑較大的奈米碳管束被去除，使得該奈米碳管膜變薄。
可以理解，上述鐳射掃描奈米碳管膜的方法不限，只要能夠均勻照射該奈米碳管膜即可。鐳射掃描可以沿平行奈米碳管膜中奈米碳管的排列方向逐行進行，也可以沿垂直於奈米碳管膜中奈米碳管的排列方向逐列進行。具有固定功率、固定波長的鐳射掃描奈米碳管膜的速度越小，奈米碳管膜中的奈米碳管束吸收的熱量越多，對應被破壞的奈米碳管束越多，鐳射處理後的奈米碳管膜的厚度變小。然，如果鐳射掃描速度太小，奈米碳管膜將吸收過多熱量而被燒毀。本實施例中，鐳射的功率密度大於0.053×1012 瓦特/平方米，鐳射光斑的直徑在1毫米~5毫米範圍內，鐳射掃描照射時間小於1.8秒。優選地，雷射器為二氧化碳雷射器，該雷射器的功率為30瓦特，波長為10.6微米，光斑直徑為3毫米，雷射器與奈米碳管膜的相對運動速度小於10毫米/秒。
所述奈米碳管線可以為非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線。所述非扭轉的奈米碳管線與扭轉的奈米碳管線均為自支撐結構。具體地，請參閱圖11，該非扭轉的奈米碳管線包括複數沿平行於該非扭轉的奈米碳管線長度方向延伸的奈米碳管。具體地，該非扭轉的奈米碳管線包括複數奈米碳管片段，該複數奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。非扭轉的奈米碳管線為將奈米碳管膜通過有機溶劑處理得到。具體地，將有機溶劑浸潤所述奈米碳管膜的整個表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，奈米碳管膜中的相互平行的複數奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，從而使奈米碳管膜收縮為一非扭轉的奈米碳管線。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中採用乙醇。通過有機溶劑處理的非扭轉的奈米碳管線與未經有機溶劑處理的奈米碳管膜相比，比表面積減小，黏性降低。
所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述奈米碳管膜兩端沿相反方向扭轉獲得。請參閱圖12，該扭轉的奈米碳管線包括複數繞該扭轉的奈米碳管線軸向螺旋延伸的奈米碳管。具體地，該扭轉的奈米碳管線包括複數奈米碳管片段，該複數奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉的奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，處理後的扭轉的奈米碳管線中相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，使扭轉的奈米碳管線的比表面積減小，密度及強度增大。
所述奈米碳管線及其製備方法請參見申請人於2002年9月16日申請的，於2008年8月20日公告的第CN100411979C號中國公告專利“一種奈米碳管繩及其製造方法”，申請人：清華大學，鴻富錦精密工業（深圳）有限公司，及於2005年12月16日申請的，於2009年6月17日公告的第CN100500556C號中國公告專利“奈米碳管絲及其製作方法”，申請人：清華大學，鴻富錦精密工業（深圳）有限公司。
在步驟S14中，所述奈米碳管層110的處理方式不限，可通過機械壓制，有機溶劑處理或靜電吸附等方式對所述奈米碳管層110進行處理，只要保證經過處理後之奈米碳管層110貼附於所述基底100表面即可。在處理過程中，所述奈米碳管層110可斷裂形成複數奈米碳管層單元，即奈米碳管層110對應凹陷部位置處的部份與對應凸起部位置處的部份斷開，對應凹陷部103位置處斷開的奈米碳管層只貼附在所述凹陷部103的底面，而對應凸起部105位置處的斷開的奈米碳管層貼附於所述凸起部105的頂面。進一步的，本實施例中，所述奈米碳管層110在處理後仍然維持一連續的整體結構。所述“貼附基底表面”為指所述奈米碳管層110中對應凹陷部103位置處的奈米碳管嵌入所述凹陷部103中，並同時緊貼附在所述凹陷部103的底面及側面，而對應凸起部105位置處的奈米碳管緊貼在所述凸起部105表面，即所述凸起部105的頂面。本實施例中，可利用揮發性有機溶劑對所述奈米碳管層110進行處理，所述處理後的奈米碳管層110仍然為一自支撐的整體結構。該有機溶劑可選用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一種或者幾種的混合。本實施例中的有機溶劑採用乙醇。該使用有機溶劑處理的步驟可通過試管將有機溶劑滴落在奈米碳管層110表面浸潤整個奈米碳管層110或將基底100和整個奈米碳管層110一起浸入盛有有機溶劑的容器中浸潤。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力，所述奈米碳管層110自身的重力及所述奈米碳管層110與所述凹陷部103之間凡得瓦力的作用下，所述懸空於凹陷部103上的奈米碳管沈積於凹陷部103的底面及側面。所述奈米碳管層110中仍然保留有所述微孔112，所述微孔112與處理前相比略微變大。具體的，對應凹陷部103位置處的奈米碳管沈積並貼附於所述凹陷部103的底面及側面。所述凹陷部103的底面及側面的部份表面可通過所述微孔112暴露出來。同時，對應所述凸起部105表面的奈米碳管貼附於所述凸起部105的頂面。所述奈米碳管層110整體貼附於所述圖案化的外延生長面101，所述奈米碳管層110的起伏趨勢與所述圖案化的外延生長面101起伏趨勢相同。
請參閱圖13，本發明第二實施例提供一種外延襯底10，所述外延襯底10包括一基底100、一奈米碳管層110，所述基底100具有一圖案化的表面作為外延生長面101，所述外延生長面101具有複數凸起部105，相鄰的凸起部105之間形成一凹陷部103，所述奈米碳管層110中對應所述凹陷部103位置處的奈米碳管貼附於所述凹陷部103的底面及側面，對應凸起部105位置處的奈米碳管貼附於所述凸起部105的頂面。
具體的，所述基底100的外延生長面101包括複數凹陷部103，相鄰的凹陷部103之間形成一凸起部105。所述凹陷部103可為複數間隔設置的凹洞或凹槽，所述凸起部105可為複數間隔設置的凸點或凸條。本實施例中，所述凹陷部103為凹槽，所述凸起部105為凸條。所述凹陷部103的寬度為1微米～50微米，所述凸起部105的寬度為1微米～20微米，所述凹陷部103的深度可根據實際需要進行選擇。所述複數凹陷部103彼此平行排列延伸或相互交叉形成一相互連通的網路，所述複數凹陷部103也可以一定圖形或隨機分散的分佈於所述基底100表面，從而形成所述圖案化的表面。當所述複數凹陷部103彼此平行時，所述複數凸起部105為彼此平行的凸條；當所述複數凹陷部103相互交叉形成一網路時，所述凸起部105為彼此間隔的凸起部；當所述凹陷部103以一定圖形或隨機分佈時，所述凸起部105可彼此連接形成連續結構。相似的，當所述凸起部105為分佈於基底100表面的凸起部結構時，所述凹陷部103彼此貫通，形成一體的凹進空間。
所述奈米碳管層110包括複數奈米碳管，所述奈米碳管層110與所述外延生長面101接觸設置，並且所述奈米碳管層110的起伏趨勢與所述圖案化的外延生長面101相同。具體的，所述奈米碳管層110中的奈米碳管貼附於所述外延生長面101，部份奈米碳管貼附於所述凹陷部103中，部份奈米碳管貼附於所述凸起部105的頂面。所述奈米碳管沿平行於所述外延生長面101的方向延伸。本實施例中，所述奈米碳管層110包括複數通過凡得瓦力首尾相連的奈米碳管，所述奈米碳管的延伸方向平行於所述外延生長面101。所述奈米碳管層110設置於圖案化的外延生長面101。即，所述奈米碳管層110整體平鋪於該圖案化的外延生長面101，凹陷部103位置處的奈米碳管層110貼附於所述凹陷部103的底面及側面，凸起部105位置處的奈米碳管層110貼附於凸起部105頂面。
本實施例提供的外延襯底及其製備方法，具有以下有益效果：第一，所述奈米碳管層為一連續的自支撐結構，因此可以直接鋪設在所述外延生長面作為掩模，製備方法簡單；第二，由於所述基底的外延生長面為一圖案化的表面，因此可以減少所述外延層生長過程中的晶格缺陷；第三，由於奈米碳管層貼附於所述凹陷部及所述凸起部的表面，因此所述外延晶粒初步成膜的過程中，所述外延晶粒僅能從所述奈米碳管微孔中暴露出來的外延生長面生長，進而可在成膜的初始階段就能夠減少晶格缺陷，從而形成一高品質的外延層；第四，由於用於外延層生長的基底表面為一圖案化的表面，同時由於奈米碳管層的存在，減小了外延層與基底之間的接觸面積，進而減小了二者之間結合應力；第五，由於所述奈米碳管層整體貼附於所述外延生長面，從而在後續的外延生長過程中能夠保持所述奈米碳管層的完整性，並減少由於奈米碳管脫落而影響外延層的品質。
請參閱圖14及圖15，本發明第三實施例提供一種應用所述外延襯底10製備的外延結構體200，所述外延結構體200包括一基底100，一奈米碳管層110及一外延層120，所述基底100具有一圖案化的外延生長面101，所述奈米碳管層110位於所述基底100及外延層120之間，所述外延層120覆蓋所述奈米碳管層110及所述圖案化的外延生長面101。
具體的，所述圖案化的外延生長面101包括複數第一凹陷部1031及複數第一凸起部1051，所述複數第一凸起部1051與所述基底100為一體結構。所述奈米碳管層110的起伏趨勢與所述圖案化的外延生長面101相同，所述奈米碳管層110覆蓋所述複數第一凹陷部1031及複數第一凸起部1051，所述奈米碳管層110為一整體的連續結構。即對應所述第一凹陷部1031位置處的奈米碳管層110中的奈米碳管貼附於所述第一凹陷部1031的底面及側面，對應所述第一凸起部1051處的奈米碳管貼附於所述第一凸起部1051頂面。所述奈米碳管層110夾持於所述基底100與所述外延層120之間。所述奈米碳管層110具有複數微孔112，對應該微孔112位置處的外延層120與所述基底100相接觸，即所述微孔112位置處的外延層120貫穿所述奈米碳管層110，並生長於所述外延生長面101。
所述外延層120指通過外延法生長在基底100的外延生長面101的單晶結構體，其材料不同於基底100時，稱為異質外延層；與基底100材料相同時，稱為同質外延層。所述外延層120覆蓋所述奈米碳管層110及所述外延生長面101。所述外延層120與外延生長面101相接觸的表面，與所述圖案化的外延生長面101相耦合。所述耦合為指，對應所述外延生長面101所述第一凹陷部1031的位置處，所述外延層120的表面形成一第二凸起部123，對應所述外延生長面101所述第一凸起部1051處，所述外延層120的表面形成一第二凹陷部121。所述外延層120與所述外延生長面101將所述奈米碳管層110包覆起來。所述外延層120中具有複數孔洞125，所述奈米碳管層110中的奈米碳管包覆於該孔洞125中。進一步的，由於所述奈米碳管層110貼附於所述第一凹陷部1031的底面及側面，因此所述外延層120從通過所述奈米碳管層110暴露的所述第一凹陷部1031的底面及側面，及第一凸起部1051的頂面生長出來，且對應所述奈米碳管層110的微孔112位置處，所述外延層120貫穿所述奈米碳管層110，並與所述外延生長面101接觸，從而在所述外延層120的第二凸起部123表面，進一步形成複數三維的奈米凸起部結構，所述奈米凸起部結構的尺寸及形狀與所述奈米碳管層110微孔112的尺寸及形狀相一致，所述奈米凸起部結構與所述外延生長面101接觸；相應的，對應奈米碳管的位置處，外延層120表面形成複數孔洞125，即在所述外延層120中所述第二凹陷部121的底面及側面，及第二凸起部123的頂面，形成複數孔洞125。
所述外延層120的生長的厚度可以根據需要製備。具體地，所述外延層120的生長的厚度可以為0.5奈米~1毫米。例如，所述外延層120的生長的厚度可以為100奈米~500微米，或200奈米~200微米，或500奈米~100微米。所述外延層120可以為一半導體外延層，且該半導體外延層的材料為GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAs、SiGe、InP、Si、AlN、GaN、GaInN、AlInN、GaAlN或AlGaInN。所述外延層120可以為一金屬外延層，且該金屬外延層的材料為鋁、鉑、銅或銀。所述外延層120可以為一合金外延層，且該合金外延層的材料為MnGa、CoMnGa或Co2 MnGa。
可以理解，當應用所述外延襯底20進行外延生長時，所得到的外延結構體200中，所述奈米碳管層110對應第一凹陷部1031位置處的奈米碳管僅貼附於所述第一凹陷部1031的底面。
本發明提供一種所述外延結構體200的製備方法，具體包括以下步驟：
步驟S15，提供一外延襯底10；
步驟S16，在外延襯底10的外延生長面101生長外延層120。
在步驟S15中，該外延襯底10包括一基底100、一奈米碳管層110，所述基底100具有一圖案化的表面作為外延生長面101，所述奈米碳管層110覆蓋所述基底100的外延生長面101設置。
在步驟S16中，所述外延層120的生長方法可以通過分子束外延法（MBE）、化學束外延法（CBE）、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沈積外延法（LPE）、金屬有機氣相外延法（MOVPE）、超真空化學氣相沈積法（UHVCVD）、氫化物氣相外延法(HVPE)、及金屬有機化學氣相沈積法（MOCVD）等中的一種或多種實現。
本實施例中，所述基底100為一藍寶石（Al2 O3 ）基片，所述奈米碳管層110為一單層奈米碳管膜。本實施採用MOCVD工藝進行外延生長。其中，採用高純氨氣(NH3 )作為氮的源氣，採用氫氣(H2 )作載氣，採用三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、三甲基銦(TMIn)、三甲基鋁(TMAl)作為Ga源、In源和Al源。具體包括以下步驟：
步驟S161，將藍寶石基底100置入反應室，加熱到1100℃~1200℃，並通入H2 、N2 或其混合氣體作為載氣，高溫烘烤200秒~1000秒；
步驟S162，繼續同入載氣，並降溫到500℃~650℃，通入三甲基鎵及氨氣，生長GaN低溫緩衝層，其厚度10奈米~50奈米；
步驟S163，停止通入三甲基鎵，繼續通入氨氣和載氣，同時將溫度升高到1100℃~1200℃，並恒溫保持30秒~300秒，進行退火；
步驟S164，將基底100的溫度保持在1000℃~1100℃，繼續通入氨氣和載氣，同時重新通入三甲基鎵，在高溫下完成GaN的側向外延生長過程，並生長出高品質的GaN外延層。
具體的，所述外延層120的生長過程具體包括以下階段：
第一階段：沿著基本垂直於所述基底100的外延生長面101方向成核並外延生長形成複數外延晶粒；
第二階段：所述複數外延晶粒沿著基本平行於所述基底100的外延生長面101方向外延生長形成一連續的外延薄膜；
第三階段：所述外延薄膜沿著基本垂直於所述基底100的外延生長面101方向外延生長形成一外延層120。
第一階段中，複數外延晶粒進行縱向外延生長，所述外延晶粒從所述奈米碳管層110的微孔112中暴露出來的外延生長面101開始生長。
第二階段中，通過控制生長條件使所述複數外延晶粒沿著基本平行於所述基底100的外延生長面101的方向同質外延生長並連成一體將所述奈米碳管層110覆蓋。即，該步驟中所述複數外延晶粒進行側向外延生長直接合攏，並最終在奈米碳管周圍形成複數孔洞125將奈米碳管包圍。
所述奈米碳管層110被包覆於所述外延層120中，即在外延層120中形成有複數孔洞125，所述奈米碳管層110中的奈米碳管被包覆於該孔洞125中。所述孔洞125的形狀與奈米碳管層110中的奈米碳管的排列方向有關。當奈米碳管層110為單層奈米碳管膜或複數平行設置的奈米碳管線時，所述複數孔洞125彼此基本平行設置。當奈米碳管層110為多層交叉設置的奈米碳管膜或複數交叉設置的奈米碳管線時，所述複數孔洞125分別形成交叉設置的網路，所述複數孔洞125之間彼此交叉連通。由於所述奈米碳管層110為一連續的整體結構，奈米碳管層110中的奈米碳管彼此首尾相連，因此，形成的所述孔洞125相互連通。
第三階段中，所述外延層120將所述奈米碳管層110覆蓋，並滲透所述奈米碳管層110的複數微孔112與所述基底100的外延生長面101接觸，即所述奈米碳管層110的複數微孔112中均滲透有所述外延層120，且所述基底100的第一凹陷部1031中填充有外延層120。由於所述第一凹陷部1031及所述奈米碳管層110的存在，使得外延晶粒與基底100之間的晶格位錯在形成連續的外延薄膜的過程中停止生長。因此，該步驟的外延層120相當於在沒有缺陷的外延薄膜表面進行同質外延生長。所述外延層120具有較少的缺陷。
請一併參閱圖16，本發明第四實施例提供一種外延襯底20，所述外延襯底20包括一基底100、一奈米碳管層110，所述基底100具有一圖案化的表面作為外延生長面101，所述外延生長面101具有複數凸起部105，相鄰的凸起部105之間形成一凹陷部103，所述奈米碳管層110中對應所述凹陷部103位置處的奈米碳管貼附於所述凹陷部103的底面，對應凸起部105位置處的奈米碳管貼附於所述凸起部105的頂面。所述外延襯底20與外延襯底10的結構基本相同，其不同在於，所述奈米碳管層110為複數不連續的奈米碳管層單元，所述奈米碳管層110中對應凸起部105位置處的奈米碳管層110貼附於所述凸起部的頂面，而對應凹陷部103位置處的奈米碳管僅貼附於所述凹陷部103的底面。
請一併參閱圖17及18，本發明第五實施例提供一種由所述外延襯底20製備的外延結構體300，所述外延結構體300包括一基底100，一奈米碳管層110及一外延層120，所述基底100一表面具有複數第一凹陷部1031及第一凸起部1051，形成一圖案化的外延生長面101，所述奈米碳管層110貼附於該圖案化的外延生長面101，所述外延層120覆蓋所述奈米碳管層110及所述圖案化的外延生長面101。所述外延結構體300與所述外延結構體200基本相同，其不同在於，在所述外延結構體300中，所述奈米碳管層110對應基底100中所述第一凹陷部1031位置處的奈米碳管僅貼附於所述第一凹陷部1031的底面。
具體的，所述奈米碳管層110為複數奈米碳管層單元組成，所述奈米碳管單元貼附於所述第一凹陷部1031的底面即所述第一凸起部1051的頂面，所述奈米碳管層110具有複數微孔112，所述外延生長面101通過該微孔112暴露出來。即所述第一凹陷部1031的部份底面及所述第一凸起部1051的部份頂面通過所述微孔112暴露出來，所述外延層120與所述暴露的表面相接觸。所述第一凹陷部1031的側面未貼附有所述奈米碳管，從而所述外延層120直接與所述第一凹陷部1031的側面接觸設置。
所述外延層120與所述圖案化的外延生長面101相耦合，即在所述外延層120與所述基底100接觸的表面，對應所述基底100第一凹陷部1031位置處形成一第二凸起部123，對應所述基底100中第一凸起部1051位置處形成一第二凹陷部121。所述外延層120中第二凹陷部121的底面及所述第二凸起部123的頂面形成複數三維的奈米凸起部結構，所述三維奈米凸起部結構貫穿所述微孔112與所述外延生長面101接觸，而所述外延層120中凹槽的側面為一平滑的表面，與所述第一凹陷部1031的側面緊密貼合。相應的，對應所述奈米碳管所在的位置處，所述外延層120中所述第二凹陷部121的底面及第二凸起部123的頂面形成複數孔洞125。
請參閱圖19，本發明第六實施例提供一種外延襯底10的製備方法，主要包括以下步驟：
步驟S21，提供一基底100，該基底100具有一外延生長面101；
步驟S22，在所述外延生長面101表面設置複數凸起部105相鄰的凸起部105間形成一凹陷部103，使所述外延生長面101形成一圖案化的表面；
步驟S23，在所述凸起部105的表面設置一奈米碳管層110；
步驟S24，處理所述奈米碳管層110，使所述奈米碳管層110中對應凹陷部103位置處的奈米碳管貼附於所述凹陷部103的底面，對應凸起部105位置處的奈米碳管貼附於所述第一凸起部1051的頂面。
本實施例中所述外延襯底10的製備方法與第一實施例基本相同，其不同在於，在所述外延生長面101設置複數凸起部105，使所述外延生長面101圖案化。
在步驟S22中，所述複數凸起部105的材料可與基底100相同或不同，可以根據外延生長的實際需要進行選擇。所述複數凸起部105可通過利用一如奈米碳管層掩模並採用外延生長的方法製備，也可通過設置一薄膜然後再蝕刻的方法形成，也可通過將複數凸起部105直接設置於該外延生長面101形成。本實施例中，所述複數凸起部105的製備方法包括以下步驟：
步驟S221，在所述外延生長面101設置一掩模102；所述掩模102的材料不限，如二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或二氧化鈦等，可根據實際需要進行選擇。本實施例中，所述掩模102為二氧化矽。
步驟S222，蝕刻所述掩模102，形成複數凸起部105。所述掩模102的蝕刻深度到達所述基底100的外延生長面101，從而使所述外延生長面101部份暴露出來。所述蝕刻方法與第一實施例中所述二氧化矽膜的蝕刻方法相同。所述複數凸起部105形成的圖案不限，本實施例中，所述複數凸起部105為複數平行且間隔排列的凸條，所述凸條的寬度可為1微米～50微米，相鄰凸起部105之間的間距可為為1微米～20微米，相鄰的凸起部105之間形成一凹陷部103，所述凸條的延伸方向基本相同。
在步驟S23中，所述奈米碳管層110通過直接鋪設的方法設置於該掩模102的表面，並覆蓋所述整個掩模102，所述奈米碳管層110懸空設置於所述外延生長面101。所述懸空設置為指所述奈米碳管層110的部份表面與所述凸起部105的一表面接觸設置，相鄰兩凸起部105之間的奈米碳管層110與所述外延生長面101間隔設置。所述奈米碳管層110具有複數微孔112，所述基底100的外延生長面101通過該微孔112暴露出來。所述奈米碳管層110中奈米碳管的延伸方向與所述凸條的延伸方向相同或不同。優選的，所述奈米碳管層110中奈米碳管的延伸方向垂直於凸條的的凸起部105的延伸方向，可以進一步減小後續外延生長過程中外延層120中的晶格缺陷。
本發明所述外延襯底採用圖形化的基底，並將一奈米碳管層作為掩模設置於所述基底外延生長面生長外延層，具有以下有益效果：
第一，所述外延襯底中的基底具有一圖形化的生長面，該圖案化的表面具有複數微米級的微結構，因此可減小外延生長過程中的位錯缺陷。
第二，所述外延襯底中奈米碳管層為圖形化結構，其厚度、空隙尺寸均可達到奈米級，所述襯底用來生長外延層時形成的外延晶粒具有更小的尺寸，有利於進一步減少位錯缺陷的產生，以獲得高品質的外延層。
第三，所述外延襯底中基底的外延生長面具有複數三維奈米結構，且所述奈米碳管層的空隙尺寸為奈米級，因此所述外延層從暴露的外延生長面生長，使得生長的外延層與基底之間的接觸面積減小，減小了生長過程中外延層與基底之間的應力，從而可以生長厚度較大的外延層，可進一步提高外延層的品質。
第四，所述外延襯底中的奈米碳管層為一自支撐結構，因此可以直接鋪設在基底的表面作為掩模，製備工藝簡單、成本較低。
第五，應用該外延襯底生長的外延結構體中，所述外延層具有更少的位錯缺陷，更高的品質，可用於製備性能更加優良的電子器件。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限製本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10，20．．．外延襯底
100．．．基底
101．．．外延生長面
102．．．掩模
103．．．凹陷部
105．．．凸起部
1031．．．第一凹陷部
1051．．．第一凸起部
110．．．奈米碳管層
112．．．微孔
120．．．外延層
121．．．第二凹陷部
123．．．第二凸起部
125．．．孔洞
113．．．奈米碳管片段
115．．．奈米碳管
200，300．．．外延結構體
圖1為本發明第一實施例提供的外延襯底的製備方法的工藝流程圖。
圖2為本發明第一實施例提供外延襯底的製備方法中的圖案化基底工藝流程圖。
圖3為圖1所示的外延襯底的製備方法中圖案化的基底的結構示意圖。
圖4為所述外延襯底的製備方法中另一種圖案化基底的結構示意圖。
圖5為所述外延襯底的製備方法中另一種圖案化基底的結構示意圖。
圖6為所述外延襯底的製備方法中另一種圖案化基底的結構示意圖。
圖7為所述外延襯底的製備方法中另一種圖案化基底的結構示意圖。
圖8為圖1所示的外延襯底的製備方法中採用的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖9為圖5中的奈米碳管膜中的奈米碳管片段的結構示意圖。
圖10為本發明第一實施例提供的外延襯底的製備方法中採用的多層交叉設置的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖11為本發明第一實施例提供的外延襯底的製備方法中採用的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。
圖12為本發明第一實施例提供的外延襯底的製備方法中採用的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。
圖13為本發明第二實施例提供的外延襯底的結構示意圖。
圖14為本發明第三實施例提供的外延襯底的結構示意圖。
圖15為本發明第三實施例提供的外延襯底的分解示意圖。
圖16為本發明第四實施例提供的外延襯底的結構示意圖。
圖17為本發明第五實施例提供的外延結構體的結構示意圖。
圖18為本發明第五實施例提供的外延結構體的分解示意圖。
圖19為本發明第六實施例提供的外延結構體的製備方法的工藝流程圖。
10．．．外延襯底
100．．．基底
101．．．外延生長面
103．．．凹陷部
105．．．凸起部
110．．．奈米碳管層

Claims (19)

  1. 一種外延襯底，包括：
    一基底，所述基底具有一外延生長面，該外延生長面具有複數凸起部與複數凸起；及
    一奈米碳管層，該奈米碳管層設置於所述基底的外延生長面，並覆蓋所述複數凸起部與複數凸起；
    其中，所述奈米碳管層與所述基底的外延生長面接觸設置，所述奈米碳管層的起伏趨勢與所述外延生長面的起伏趨勢相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述複數凸起為複數條形的凹槽，所述複數條形的凹槽平行排列或交叉排列。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的外延襯底，其中，所述凹槽的寬度為1微米～50微米，深度為0.1微米～1微米，相鄰凹槽之間的間距為1微米～20微米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述複數凸起部為複數凸條，所述複數凸條平行或交叉排列。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的外延襯底，其中，所述凸條的寬度為1微米～20微米，相鄰凸條之間的間距為1微米～50微米。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述複數凸起部為複數間隔設置的凸點。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述複數凸起為複數間隔設置的凹洞。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述奈米碳管層為一整體的連續結構。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的外延襯底，其中，所述對應凸起位置處的奈米碳管層貼附於所述凸起的底面及凹槽的側面，對應凸起部位置處的奈米碳管層貼附於所述凸起部的頂面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述奈米碳管層為複數奈米碳管組成的自支撐結構。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述奈米碳管層包括複數沿同一方向擇優取向延伸的奈米碳管，沿所述延伸方向的所述奈米碳管之間通過凡得瓦力首尾相連。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的外延襯底，其中，所述複數凹陷部為複數平行排列的條形凹槽，所述奈米碳管的延伸方向與所述凹陷部的延伸方向交叉排列。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的外延襯底，其中，所述奈米碳管層包括多層奈米碳管膜層疊設置。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述奈米碳管層具有複數微孔，該複數微孔沿所述奈米碳管層的厚度方向貫穿所述奈米碳管層，所述外延生長面上的凸起部與凸起的部份表面通過所述微孔暴露出來。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的外延襯底，其中，所述微孔的尺寸為10奈米～10微米。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述奈米碳管層在對應所述凸起位置處部份斷開，斷開的部份奈米碳管層僅設置於所述凸起的底面。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的外延襯底，其中，所述基底為一單晶結構體，且所述基底的材料為GaAs、GaN、Si、SOI、AlN、SiC、MgO、ZnO、LiGaO2 、LiAlO2 或Al2 O3 。
  18. 一種外延襯底，包括：
    一基底，所述基底具有一外延生長面，該外延生長面為具有複數微結構的圖案化的表面；及
    一奈米碳管層，該奈米碳管層設置於所述基底的外延生長面，並覆蓋所述複數微結構；
    其中，所述奈米碳管層與所述基底的外延生長面接觸設置，所述奈米碳管層的起伏趨勢與所述外延生長面的起伏趨勢相同。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的外延襯底，其中，所述微結構的徑向尺寸大於等於1微米小於等於50微米。
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