[发明专利]一种通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法

权利要求书

1.一种通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：包括步骤：

1)采用晶硅、玻璃、聚合物或者介质层覆盖的金属薄膜作为衬底，利用薄膜淀积技术，在其上淀积介质层；

2)利用光刻、电子束刻蚀或者掩模板技术定义引导台阶，再用刻蚀技术刻蚀介质层形成引导沟道；

3)利用金属淀积工艺在引导沟道一端淀积金属催化层，作为纳米线的生长起点位置；在还原性气体等离子体作用下，在高于金属熔点的温度进行处理，使所述金属催化层转变成为分离的金属纳米颗粒；

4)将温度降低到金属催化颗粒熔点以下，通过PECVD，CVD或者PVD沉积技术，在经过所述步骤3)处理的样品表面覆盖若干层与所需要生长纳米线成分相对应的非晶薄膜前驱体层；

5)将温度提高到300-500度，使得所述金属纳米颗粒重新熔化，并开始在前端吸收所述非晶薄膜前驱体层的非晶硅，而在后端生长淀积出晶态的硅纳米线结构，所述硅纳米线平行生长于所述引导沟道的坡面之上，获得平行排布生长于引导沟道的硅纳米线阵列；

6)在PECVD腔体中选择性刻蚀去除剩余的非晶硅层；

7)在生长硅纳米线阵列的基底上直接旋涂高分子聚合物树脂胶体材料或直接覆盖固化后的高分子聚合物树脂胶体材料，将所述硅纳米线阵列转移至所述胶体材料上；

8)利用胶体材料将所述硅纳米线阵列转移至预拉伸的柔性衬底上，释放预拉伸柔性衬底，衬底回缩恢复至原始状态，重复本步骤，获得所需硅纳米线间距的高密度硅纳米线阵列。

2.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤2)中，在刻蚀过程中使用C₄F₈、CF₄、SF₆或其混合气体进行刻蚀。

3.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述金属催化层的厚度为20～60nm。

4.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述金属催化层的材料为铟、锡、镓、铋、金、铜、镍、钛、银、铅或其合金。

5.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述金属纳米颗粒的直径在10～1000nm范围内。

6.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤3)中，将所述金属催化层的材料为铟，将样品装入PECVD腔体，在250度条件下进行氢气等离子体处理，使覆盖在所述引导沟道一端的催化金属层转变成为分离铟纳米颗粒，所述分离铟纳米颗粒直径为200nm。

7.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤4)中，前驱体层为非晶硅a-Si、非晶锗a-Ge、非晶碳a-C、或者其中的非晶合金层、或者其中的异质叠层。

8.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤4)中，将温度降低到100～160度，在PECVD腔体中表面覆盖一层厚度为20～100nm的非晶硅薄膜前驱体层。

9.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤5)中，相邻的硅纳米线的间距由所述引导沟道的间隔决定。

10.根据权利要求1所述的通过转移释放获取高密度纳米线阵列的方法，其特征在于：所述步骤7)中，所述高分子聚合物树脂胶体材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯或聚乙烯醇。