[发明专利]一种无模板辅助生长立方相碲化锗纳米线阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碲化锗纳米线阵列的方法，具体涉及一种无模板辅助生长立方相碲化锗纳米线阵列的方法，属于电子功能材料与器件领域。

背景技术

相变存储器(PCM)主要是利用某些材料在特定的电流脉冲之下会具有快速且可逆的相变化效应，进而导致材料在某些特性上的稳定改变來达到存储效果，此外其最终的状态并不会随着外加能量的消失而改变，因此具有非挥发性的特点。PCM技术凭借其在读取速度、可靠度、非破坏性读取、非挥发性、尺寸微小化以及成本方面的优势，已被公认为最有潜力取代传统的DRAM技术及Flash闪存技术成为主流的存储器技术之一。目前在相变存储器中使用的材料主要是二元(或三元)硫系合金化合物，如：GeTe[Yu D.，Wu J.，Gu Q.and Park H.，J.Am.Chem.Soc.2006，128(25)，8148-8149.]，Sb2Te3[Meister S.，Peng H.，McIlwrath K.，Jarausch K.，Zhang X.F.and Cui Y.，Nano Lett.2006，6(7)，1514-1517.]，In2Se3[Sun X.，Yu B.，Ng G.，NguyenT.D.and Meyyappan M.，Appl.Phys.Lett.2006，89(23)，233121-3.]及Ge2Sb2Te5[Lee S.-H.，Jung Y.and Agarwal R.，Nat.Nanotechnol.2007，2(10)，626-630.]。但由于PCM技术依赖于电流的热效应来实现相变材料在晶态与非晶态之间的相互转化，因此在大规模集成工艺中各个相变存储单元(PCM cell)之间的交叉传热现象非常明显，这会降低相变存储器件的整体稳定性。解决的途径之一就是进一步降低单个相变存储单元的操作功耗。这就要求进一步减小每个相变单元的体积。而一维纳米结构具有很高的比表面积，材料的熔点一般会下降30％左右，这对于降低相变材料的操作功耗是非常有利的。因此制备一维纳米相变材料可以在提高存储密度的同时降低单个PCM cell功耗，在大规模集成工艺中具有很好的应用前景。

目前制备一维纳米相变材料的通用方法是采用气相输运金催化生长的方法，即气液固(vapor-liquid-solid)生长方法。2008年，Jin Seok Lee等人采用该方法制备了直径在100nm左右的Sb₂Te₃纳米线并在线外成功包覆了一层厚约50nm的GeTe层从而形成了核壳结构异质结[Jin Seok Lee，Sarah Brittman，Dong Yu，and Hongkun Park，J.AM.CHEM.SOC.2008，130，6252-6258.]；Hee-Suk Chung等人发现了GeTe纳米线在GeTe微晶上的有序生长现象[Hee-SukChung，Yeonwoong Jung，Seul Cham Kim，Do Hyun Kim，Kyu Hwan Oh and Ritesh Agarwal，Nano Lett.2009，9(6)，2395-2401.]；2009年，Soon-Won Jung系统研究了GeTe纳米线的生长条件，初步实现了GeTe一维纳米结构在长度和直径上的可控[Soon-Won Jung，Sung-Min Yoon，Young-Sam Park，Seung-Yun Lee and Byong-Gon Yu，Journal of the Kroean Physcal Society，2009，54(3)，653-659.]。到目前为止，已有大量的关于采用气相输运金催化生长二元或三元硫系化合物一维结构的研究报道。但一维纳米线阵列的生长尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是采用气相输运金催化的方法生长一维GeTe纳米线阵列，其形貌较均匀且生长条件基本可控。

本发明的发明人经过大量的实验研究，发现在通用的气相输运中采用衬底逐步降温的方法可有效地获得形貌均一，直径在50nm左右的立方相GeTe纳米线阵列。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种无模板辅助生长立方相碲化锗(GeTe)纳米线阵列的方法，包括如下步骤：

1)在Si基片上溅射一层Au薄膜；

2)在水平管式炉的炉管中部放置蒸发源，将水平管式炉抽真空后，充入载气使炉管内维持内压为1200-1400Pa；