[發明專利]一種刻蝕基板法外延定向生長氮化物納米片網格的方法

無效

• 申請號: 200710010519.8
• 申請日: 2007-03-01
• 公開（公告）號: CN101256950A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 叢洪濤;唐永炳;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L21/306;H01J9/02
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 張致仁

技術領域

本發明涉及一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法。

背景技術

AlN與GaN、BN一樣是廣泛應用的III-V族半導體材料。它具有低電子親和勢(＜0.25eV)可降低電子逸出功和與其相關的場發射開啟電壓；它的高熔點(2800℃)、高導熱率、與Si基板的良好匹配(如：熱膨脹系數相近等)、抗氧化、高強度和剛度等優點可有效提高其準一維陣列的熱學、化學、力學穩定性，進而提高器件的場發射穩定性及可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法。

一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法，其特征在于：所述的刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法為采用刻蝕Si基板和反應物氣相蒸發法制備垂直排列的AlN納米片蜂窩狀網格，首先，用含1-5％的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片1-20min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反應物放置在真空CVD爐的恒溫區，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出氣端，用蒸發法制備出具有蜂窩狀網格形狀的AlN納米片。

所述的刻蝕Si基板時用的腐蝕液優選為濃度是2％的氫氟酸腐蝕液。

所述的刻蝕Si基板時用的腐蝕液優選為濃度是1％的鹽酸腐蝕液。

所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗若干次2-5次。

所述的蒸發法為，在1200℃下通N₂氣蒸發30-90分鐘，爐管壓力保持在1-10Torr下。

本發明的優點：

用刻蝕法在Si基板上原位自生出外延定向生長的控制模板，這種Si基板自生模板，與常規氧化鋁多孔模板相比，可避免外加模板的雜質污染和清除模板時對所生長納米結構的破壞。又因為Si基板表面的刻蝕溝槽是連通的，所以這種刻蝕基板法更適合外延定向生長納米片網格結構。同時探討了其生長機制，場發射實驗發現這種AN納米片的開啟電壓在3.2-5.0V/um之間，可比得上其他材料的相似結構如MnO3納米帶，CuO納米帶薄膜等，而且研究表明這一ALN納米結構具有很高的場發射穩定性。

附圖說明

下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為刻蝕基板法外延定向生長氮化物納米片網格的原理圖；

圖1中，從上到下依次分為三塊：第一塊上面顏色較深的是非晶Si氧化層、下面顏色較淺的是Si基板，第二塊是已刻蝕的Si基板，第三塊是生長后的ALN網格圖。

圖2為刻蝕完Si基板表面圖；

圖3為生長初期圖；

圖4為ALN納米網格圖。

具體實施方式

實施例1

一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法，其特征在于：所述的刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法為采用刻蝕Si基板和反應物氣相蒸發法制備垂直排列的AlN納米片蜂窩狀網格，首先，用含2％的氫氟酸腐蝕液刻蝕Si片1min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反應物放置在真空CVD爐的恒溫區，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出氣端，用蒸發法制備出具有蜂窩狀網格形狀的AlN納米片。

所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗2次。

所述的蒸發法為，在1200℃下通N₂氣蒸發30分鐘，爐管壓力保持在1Torr下。

實施例2

一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法，其特征在于：所述的刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網格的方法為采用刻蝕Si基板和反應物氣相蒸發法制備垂直排列的AlN納米片蜂窩狀網格，首先，用含2％的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片10min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反應物放置在真空CVD爐的恒溫區，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出氣端，用蒸發法制備出具有蜂窩狀網格形狀的AlN納米片。

所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗3次。

所述的蒸發法為，在1200℃下通N₂氣蒸發60分鐘，爐管壓力保持在3Torr下。

實施例3