[发明专利]一种制备特定形貌和晶体结构的InAs纳米线的方法

说明书

本发明公开了一种制备特定形貌和晶体结构的InAs纳米线的方法，通过调节载气流速，可以有效地控制纳米线的形貌和晶体结构。本发明为实现低成本高有效地生长InAs纳米线提供了参考，为CVD生长纳米线的可控性方面提供了部分指导意义。同时本发明对深入了解和研究孪晶超点阵纳米线的成核生长机制有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种制备InAs纳米线的方法，特别是涉及采用化学气相沉积法可控性的制备特定形貌和晶体结构的InAs纳米线，属于半导体材料制备技术领域。

背景技术

随着半导体工业的发展，纳米材料由于其特殊的性质和广泛的用途，长期以来受到科学领域及社会各界的广泛关注。III-V族半导体纳米线由于其优越的电学和光学特性，使其在纳米电子器件、纳米光子器件、量子器件、生物传感和检测、纳米物理与化学等方面具有巨大的应用价值。InAs纳米线作为一种重要的III-V族纳米线，具有窄直接带隙，高电子迁移率，低有效质量以及很大的激子波尔半径等特点，近年来也成为研究的热点。目前基于InAs纳米线已经成功制备出很多新奇的器件，包括纳米线场效应晶体管，超导器件，量子器件，中红外激光探测器以及传感器等等。

InAs纳米线能在未来纳电子学和光电子学中得到充分应用的前提是能够在生长的过程中有效控制纳米线的形貌和晶体结构。然而，孪晶缺陷、堆叠层错和闪锌矿(ZB)-纤锌矿(WZ)的多型现象在InAs纳米线中很常见，这使得在生长过程中精确控制纳米线的形貌和晶体结构成为挑战。目前，主流的生长InAs纳米线的方法是基于气-液-固(VLS)生长机制的外延生长。例如分子束外延(MBE)和金属有机气象外延(MOVPE)，通过这些生长技术，不仅可以制备符合各种尺寸要求的纳米线，还可以系统研究生长参数对InAs纳米线的形貌和晶体结构的影响，例如生长温度，V族/III族元素含量比，纳米线直径，催化剂，掺杂，衬底等等。

目前国内外已经有很多研究组具备了在硅衬底上生长InAs纳米线的能力，并系统研究了生长工艺参数对纳米线的影响。瑞典Lund大学的Philippe Caroff等人在NatureNanotechnology.2009,4,50发表的题为“Controlled polytypic and twin-planesuperlattices in III–V nanowires”的文章中，公布了利用MOVPE技术通过改变生长温度来控制InAs纳米线的晶体结构的改变；在Applied Physics Letters.2013,103,073109，题为“Quality ofepitaxial InAs nanowires controlled by catalyst size inmolecular beam epitaxy”的文章显示，澳大利亚昆士兰大学的Zhang Zhi等人利用MBE技术，通过调控催化剂颗粒的尺寸进而控制InAs纳米线的直径和晶体结构。