[發(fā)明專利]一維納米結(jié)構(gòu)的制造方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910167281.9
• 申請日: 2009-09-02
• 公開（公告）號: CN101665914A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊藤大輔
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼株式會社
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/08;B82B3/00;H01L49/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 褚海英;武玉琴

相關(guān)申請的交叉引用

本申請包含與2008年9月2日向日本專利局提交的日本專利申請JP2008-224637的公開內(nèi)容相關(guān)的主題并要求該申請的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容通過引用并入此處。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一維納米結(jié)構(gòu)的制造方法及其裝置。更具體地，本發(fā)明涉及包括二氧化釩作為基材的納米線的制造方法及其裝置。

背景技術(shù)

盡管化合物二氧化釩在室溫下為單斜晶型晶體，然而其在接近68℃的溫度下會經(jīng)歷金屬-絕緣體相變，并轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型晶體。據(jù)報道，此時二氧化釩的電阻值會變化三個數(shù)量級以上(參見P.Jin與S.Tanemura，Jpn.J.Appl.Phys.331478(1994))。由于電阻隨溫度的變化率大，二氧化釩被用作測輻射熱儀(bolometer)型紅外線溫度傳感器。

此外，由于二氧化釩存在不同于上述晶相的另一晶相結(jié)構(gòu)，該晶相結(jié)構(gòu)記為VO₂(B)并不表現(xiàn)出金屬-絕緣體相變，具有表現(xiàn)出單斜到金紅石型相變的結(jié)構(gòu)的二氧化釩通常表示為VO₂(M)(單斜晶型)或VO₂(R)(金紅石型)。在下面描述中，將具有表現(xiàn)出相變的結(jié)構(gòu)的二氧化釩表示為VO₂(M)。

此外，據(jù)報道，包括VO₂(M)的薄膜在電場下會經(jīng)歷金屬-絕緣體相變，該薄膜作為場效應(yīng)晶體管或開關(guān)元件的可能性已被考慮(參見H-T.Kim等，Applied?Physics?Letters?86，242101(2005))。

以前有人報道了通過濺射等使VO₂(M)薄膜結(jié)晶化(參見日本未審查專利申請公報2007-224390號(26～39段)以及2007-515055號(11和32段))。然而，由于這些VO₂(M)薄膜形成為具有多晶結(jié)構(gòu)，每單位面積的晶粒的數(shù)目、晶體取向的平面及晶粒的大小不同，難以發(fā)生均勻的相變。

為了消除該困難，有人公開了形成VO₂(M)單晶結(jié)構(gòu)的方法(參見B.Guiton等，JACS，127，498(2005))。然而，VO₂(M)單晶結(jié)構(gòu)非常難以形成，且僅有少數(shù)關(guān)于其形成的報道(參見M.Luo等，Materials?Chemistryand?Physics，104，258(2007))。另一方面，VO₂(B)可相對容易地形成且?guī)缀跛袌蟮蓝际巧婕癡O₂(B)的形成。

特別是關(guān)于包括VO₂(M)單晶的納米線的制造方法，僅發(fā)現(xiàn)兩個報道的例子(參見B.Guiton等，JACS，127，498(2005)以及J.Sohn等，Nano?Lett.，7，1570(2007))。這些制造方法涉及使用VO₂(M)晶體粉末通過加熱進(jìn)行蒸發(fā)(氣-固(VS)方法)。

盡管上述使用VO₂晶體粉末的VS方法可制造包括單晶VO₂(M)的納米線，然而據(jù)報道，納米線的生長溫度處于600℃～1100℃的范圍中(即，根據(jù)B.Guiton等，JACS，127，498(2005)為900℃～1000℃，以及根據(jù)J.Sohn等，Nano?Lett.，7，1570(2007)為600℃～700℃)。因此，需要高的生長溫度并還需要長達(dá)二～五個小時的生長時間。此外，由于用于制造VO₂(M)晶體和用于形成納米線的技術(shù)訣竅起著相當(dāng)大的作用，故該方法不僅再現(xiàn)性不足，而且不適合大規(guī)模生產(chǎn)，并且這成為實際應(yīng)用的主要障礙之一。

具體地，在使用半導(dǎo)體Si制造半導(dǎo)體器件的過程中，為了使納米線與Si器件組合安裝并形成于玻璃基板上，需要低的溫度和高速的制造過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明期望提供一種能夠以足夠的再現(xiàn)性在相對低的溫度下并高速地形成一維納米結(jié)構(gòu)的方法與裝置，所述一維納米結(jié)構(gòu)例如是VO₂(M)納米線等。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一維納米結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括以下步驟：面向基板布置含釩的靶，在上述狀態(tài)下以激光照射靶，以及在壓力條件下將升華物質(zhì)沉積到基板，從而使得由照射產(chǎn)生的包括靶升華物質(zhì)和環(huán)境氣體的等離子體(羽流)基本上不會到達(dá)基板，從而形成諸如VO₂(M)納米線等一維納米結(jié)構(gòu)。