[發明專利]具有非線性電學特性的Au/Ge分形納米薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201110449836.6
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102517548A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陳志文;李全寶;陳琛;焦正;吳明紅
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/06;C23C14/18;B82Y40/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

????本發明涉及到一種制備技術簡單、形貌可控、重復性良好具有非線性電學特性的Au/Ge分形納米薄膜的制備方法，屬于半導體薄膜制備工藝技術領域。

背景技術

金屬誘導非晶半導體的晶化過程是半導體信息技術領域廣泛研究的熱點課題，尤其在微電子器件、光電子元件以及太陽能電池等方面具有廣闊的應用前景。薄膜技術作為器件微型化的關鍵技術，是制備各類新型功能薄膜與器件的有效手段。薄膜的制備方法很多，主要有化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)兩大類，如：真空熱蒸發方法、分子束外延生長、磁控濺射方法和脈沖激光沉積等是常用的物理氣相沉積技術。隨著納米技術的日臻完善，金屬Au誘導非晶半導體Ge的晶化方法已經涉及到微電子器件和光電子元件的小型化問題。本發明利用一種簡單易行的真空熱蒸發方法，通過控制薄膜的厚度、真空熱退火溫度和時間，實現Au誘導非晶半導體Ge的晶化，制備出具有不同分形特征的納米薄膜，并提供一種擁有非線性電學特性的分形納米薄膜。

發明內容

????本發明的目的是提供一種制備技術簡單、形貌可控、重復性良好的具有非線性電學特性的Au/Ge分形納米薄膜的制備方法。

????本發明一種具有非線性電學特性的Au/Ge分形納米薄膜的制備方法，其特征在于具有以下過程和步驟：

????a.?參考熱蒸發公式：????????????????????????????????????????????????，本發明人設計設定了Au:Ge=1.66:1（摩爾比），根據該摩爾比制備Au和Ge分別為25和20納米的薄膜；將一定質量的高純Ge(純度99.9?wt.%)和高純Au(純度99.99?wt.%)分別放置于真空熱蒸發裝置中的鎢絲花籃上。襯底選擇單晶氯化鈉(100)晶面；在室溫下當真空度優于2?×10^-5?Torr時，在室溫條件下先蒸發半導體Ge，然后在保持真空度不變的條件下，后蒸發金屬Au，即可得到室溫下的Au/Ge雙層膜；

????b.?將室溫條件下制備的Au/Ge雙層膜置于真空爐中，在真空度優于2×10^-5?Torr時，在120～210℃溫度范圍內將薄膜樣品分別真空退火30分鐘，獲得分形維數為1.653，1.756，1.781，1.878的分形納米薄膜；選擇120℃～210℃為真空退火的溫度范圍，可成功制備不同維數的分形納米薄膜材料；其中，最佳退火溫度為150℃；

????c.?對幾種不同形態特征：即不同分形維數的分形納米薄膜分別進行電壓-電流(V-I)性能測量。結果呈現：在120℃，180℃和210℃分別真空退火為30分鐘獲得的分形納米薄膜具有常規的歐姆特性，即：電壓(V)/電流(I)是定值；而在150℃真空退火為30分鐘獲得的分形納米薄膜具有反常的歐姆特性，即：dR/dI是負值，這種分形納米薄膜呈現非線性電學特性。

????上述的熱蒸發公式為：，這里t是薄膜的厚度，m是Ge或Au的質量，r(=10厘米)為蒸發源到襯底的距離，ρ是Ge或Au的密度；Au和Ge的薄膜厚度分別設計為25和20納米。當Au和Ge的摩爾配比一定，它的薄膜厚度之比也是固定的。

????本發明的特點是通過控制真空熱蒸發技術參數，可以達到不同形態特征及其擁有非線性電學特性的分形納米薄膜。本發明方法制備技術簡單、形貌可控、重復性良好。隨著薄膜技術的不斷發展，微電子器件和光電子元件的小型化過程中遇到的科學問題亟待解決，因而本發明在半導體工業，如：微電子器件和光電子元件等領域具有潛在的應用價值。

附圖說明

????圖1為本發明制備所得的Au/Ge雙層膜室溫下的透射電鏡圖。

????圖2為本發明制備所得的不同分形形態特征的透射電鏡圖。

????圖3為本發明在150℃真空退火30分鐘制備所得的分形納米薄膜的高分辨電鏡圖。

????圖4為本發明制備所得的不同分形形態特征的分形維數計算圖。

????圖5為本發明制備所得的不同分形形態特征納米薄膜在不同測量溫度下的電阻值圖。

????圖6為本發明在150℃真空退火30分鐘制備所得的分形納米薄膜的非線性電學特性圖。

具體實施方式

????現將本發明的具體實施例進一步說明如下。

實施例