[發明專利]硅基InAs(Sb)/GaSb核殼異質結垂直納米線陣列及其生長方法

在審

• 申請號: 201710062927.1
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106783848A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 楊濤;季祥海;楊曉光
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L27/04
• 分類號: H01L27/04;H01L21/70;B82B1/00;B82B3/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

1.一種硅基InAs(Sb)/GaSb核殼異質結垂直納米線陣列，其特征在于，包括：

Si(111)襯底(1)；

掩膜層(2)，生長于所述Si(111)襯底(1)上，所述掩膜層(2)制備有納米孔陣列；

InAs(Sb)核納米線層(3)，由生長于所述Si(111)襯底(1)上的InAs(Sb)核納米線通過納米孔陣列穿過掩膜層(2)而形成；以及

GaSb殼層(4)，生長于所述InAs(Sb)核納米線(3)層上。

2.根據權利要求1所述的硅基InAs(Sb)/GaSb核殼異質結垂直納米線陣列，其特征在于，所述納米孔陣列中的納米孔規則排列，所述納米孔直徑為80-150nm。

3.根據權利要求1所述的硅基InAs(Sb)/GaSb核殼異質結垂直納米線陣列，其特征在于，所述掩膜層為Si的氧化物或Si的氮化物，厚度為20-30nm。

4.一種硅基InAs(Sb)/GaSb核殼異質結垂直納米線陣列的生長方法，其特征在于，包括：

在Si(111)襯底(1)上生長一層掩膜層(2)，在所述掩膜層(2)制備有納米孔陣列；

在Si(111)襯底(1)上生長InAs(Sb)核納米線，這些InAs(Sb)核納米線通過掩膜層(2)上的納米孔陣列形成InAs(Sb)核納米線層(3)；以及

在InAs(Sb)核納米線層(3)上生長GaSb殼層(4)。

5.根據權利要求4所述的生長方法，其特征在于，所述納米孔陣列采用電子束曝光技術或納米壓印技術制備，納米孔的直徑為80-150nm。

6.根據權利要求4所述的生長方法，其特征在于，所述在Si(111)襯底(1)上生長InAs(Sb)核納米線包括：

將Si(111)襯底(1)清洗后放入MOCVD腔室內，將Si(111)襯底(1)第一次升溫至第一設定溫度，待溫度穩定后保持第一預定時間；

將Si(111)襯底(1)第一次降溫到第二設定溫度，通入AsH₃，保持第二預定時間；

將Si(111)襯底(1)第二次升溫到InAs(Sb)核納米線的生長溫度，并通入TMIn、TMSb源，生長InAs(Sb)核納米線。

7.根據權利要求6所述的生長方法，其特征在于：

所述將清洗好的Si(111)襯底(1)放入MOCVD腔室內所用時間不超過10min；

所述第一設定溫度范圍為600-670℃，第一預定時間至少10min；

所述第二設定溫度范圍為380-420℃，第二預定時間至少為5min，AsH3流量范圍為1.0×10^-4-3.0×10^-4mol/min；

通過上述設定，在所述Si(111)襯底(1)上形成Si(111)B面。

8.根據權利要求6所述的生長方法，其特征在于，所述生長InAs(Sb)核納米線的步驟中加入In材料；

其中，InAs(Sb)核納米線的生長溫度范圍為520-585℃，TMIn流量范圍為0.5×10^-6-1.1×10^-6mol/min，TMSb流量范圍為0-5.0×10^-5mol/min

在生長InAs(Sb)核納米線的步驟中。

9.根據權利要求8所述的生長方法，其特征在于，所述在InAs(Sb)核納米線層(3)上生長GaSb殼層(4)包括：

InAs(Sb)核納米線生長結束后，關閉TMIn源，在TMIn和TMSb源保護下，將Si(111)襯底(1)溫度第二次降溫到GaSb殼層(4)的生長溫度；

待溫度穩定后，關閉AsH₃，調整TMSb源流量，并通入TMGa源，生長GaSb殼層(4)；

先關閉TMGa源，待溫度下降，再關閉TMSb源。

10.根據權利要求9所述的生長方法，其特征在于：

所述GaSb殼層(4)的生長溫度范圍為390-450℃；

所述TMGa流量范圍為0.2×10^-6-0.5×10^-6mol/min，TMSb流量范圍為1-2.0×10-6mol/min；

所述先關閉TMGa源，待溫度下降，再關閉TMSb源的步驟中溫度下降至300℃以下。