[發(fā)明專利]利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610158183.9
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105568221A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王燁
• 申請（專利權(quán)）人: 王燁
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/34;C23C14/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近些年來一維納米結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特優(yōu)越的性能表現(xiàn)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛興趣。根據(jù)形貌 的不同，一維納米結(jié)構(gòu)也被叫做晶須、纖維、納米線、納米棒、納米帶或納米管。用它們制 造的納米元器件可以廣泛應(yīng)用于納米電子學(xué)、光子學(xué)和超靈敏的的生物分子傳感器等領(lǐng)域。 傳統(tǒng)常規(guī)的半導(dǎo)體材料可以用于制備一維納米結(jié)構(gòu)。

氧化銦是一種透明的半導(dǎo)體，被應(yīng)用于平板顯示器、太陽能電池以及加熱玻璃窗等領(lǐng)域， 尤其氧化銦也可用于檢測有毒氣體比如二氧化氮。一維納米結(jié)構(gòu)氧化銦由于已被發(fā)現(xiàn)的和未 被開發(fā)的新的性能而備受關(guān)注。

一維納米氧化物大多都在真空爐中進(jìn)行。氧化銦納米線可在高溫中配合氧氣與氮?dú)獾幕? 和氣體從直接蒸發(fā)金屬氧化物粉末制得。用真空噴鍍技術(shù)制備的一維納米氧化銦不僅長度寬 度形貌等不統(tǒng)一不均勻，而且實(shí)際所得產(chǎn)物和目標(biāo)產(chǎn)物相比會發(fā)生組分偏離。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，采 用脈沖激光沉積法來制備一維納米結(jié)構(gòu)氧化銦。通過控制沉積條件和參數(shù)，來控制一維納米 氧化銦的長度寬度和形貌，用來制造符合實(shí)際應(yīng)用條件和標(biāo)準(zhǔn)的高純度一維氧化銦納米結(jié)構(gòu)。

具體的技術(shù)方案為：

利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，包括以下步驟：

用純度為99.99％的銦或氧化銦，制成直徑1英寸、厚度0.25英寸的靶；用單晶或玻璃作 為襯底，襯底超聲波清洗后，在清潔溶劑中清洗20分鐘，再用去離子水沖洗，最后用氮?dú)飧? 燥；

靶和襯底放入到脈沖激光沉積設(shè)備的真空腔內(nèi)；真空腔的初始壓力為2×10-6托，濺射過 程中設(shè)置氧氣壓力在5毫托～50托，溫度在室溫～900℃，激光能量為1～10毫焦每平方厘米， 靶到襯底距離為10～80厘米。

具體的，濺射前，先進(jìn)行預(yù)濺射，去除靶的表層物質(zhì)確保在正式濺射時的均勻性；濺射 時，先濺射催化金屬靶，然后再濺射銦或氧化銦靶；濺射完畢后，在氮?dú)庵羞M(jìn)行冷卻到室溫 取出。

所述的清潔溶劑為丙酮、酒精、異丙醇。

所述的催化金屬靶為金、銀、鉑、鈀金屬制成。

根據(jù)設(shè)定不同的實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)，氧化銦納米線直徑可控制在50到100納米之間，長度 可以控制在800納米以上。

脈沖激光沉積法一般多用于制備薄膜或者厚膜材料，極少用于制備其他結(jié)構(gòu)的功能氧化 物。本發(fā)明提供的利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，采用脈沖激光沉積法來制 備一維納米結(jié)構(gòu)氧化銦，由于該方法應(yīng)用的激光是清潔的，而且只對待蒸鍍的材料表面施加 熱量，這就使來自加熱源和支撐物等的污染減小到最低水平；蒸發(fā)速率高，且過程容易控制， 制備的一維納米氧化銦不僅長度寬度形貌均勻，而且不會發(fā)生組分偏離現(xiàn)象。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電子顯微鏡觀測成品樣貌圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1

使用直徑為1英寸，厚度為0.25英寸，純度為99.99％的氧化銦靶，單晶硅作為襯底。襯 底由超聲波清洗器完成，在丙酮清潔溶劑中各清洗20分鐘，之后用去離子水沖洗，最后用氮 氣干燥。放入真空腔室內(nèi)，真空腔的初始壓力為2×10-6托。在正式濺射之前，先進(jìn)行預(yù)濺射， 去除靶的表層物質(zhì)。先濺射5納米厚度的金制的金屬鈀，隨后濺射1微米的氧化銦。濺射過 程中設(shè)置氧氣壓力為200毫托，溫度為300攝氏度，激光能量為2毫焦每平方厘米，靶到襯 底距離為60厘米。濺射完畢后，在氮?dú)庵羞M(jìn)行冷卻，每分鐘下降6攝氏度，直至室溫左右時， 方可取出。經(jīng)掃描電子顯微鏡觀測成品樣貌如圖1所示所示，即氧化銦納米線直徑約為80納 米，長度約為1微米。

實(shí)施例2