[發明專利]超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱及制備方法

在審

• 申請號: 201910307078.0
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN109994562A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 李國強;粱敬晗;高芳亮;余粵鋒;徐珍珠;林靜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0304;H01L31/036;H01L31/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱，其特征在于，所述超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底是指在平片GaAs晶圓的表面蝕刻出凸起和凹坑圖形陣列，所述凸起和凹坑構成六角錐；在六角錐圖形表面生長有納米柱。

2.根據權利要求1所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱，其特征在于，所述六角錐圖形表面具有6~10個高指數晶面，平片GaAs晶圓的厚度為900~1100 μm，納米柱的直徑為10~50 nm。

3.一種制備權利要求1或2所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底的制備：

利用化學氣相沉積工藝、光刻工藝和濕法蝕刻工藝，在平片GaAs晶圓表面制得周期性微米級圓柱形SiO2掩膜，得SiO2掩膜覆蓋的平片晶圓；利用混酸溶液濕法蝕刻有SiO2掩膜覆蓋的平片晶圓，得超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底；

（2）超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底的清洗：

使用超純水沖洗步驟（1）得到的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底，再用高純氮氣吹干；

（3）分子束外延方法生長GaAs納米柱：

將經步驟（2）處理后的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底固定于襯底托盤上，依次通過預真空室和生長室；將樣品臺、Ga源和As源升溫，進行外延生長GaAs納米柱。

4.根據權利要求3所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，利用分子束外延方法生長InGaAs納米柱，將經步驟（2）處理后的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底固定于襯底托盤上，依次通過預真空室和生長室；將樣品臺、Ga源、As源和In源升溫，進行外延生長InGaAs納米柱。

5.根據權利要求3所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述混酸溶液為氫氟酸、磷酸與硫酸混合而制成，氫氟酸、磷酸與硫酸的體積比為（0.1~0.3）：（1~3）∶（1~3）。

6.根據權利要求3所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述混酸溶液的溫度為150~250℃。

7.根據權利要求3所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，步驟（1）中SiO2掩膜覆蓋的平片晶圓的蝕刻時間為10~60分鐘。

8.根據權利要求3所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，步驟（3）中樣品臺升溫至400~600℃； Ga源升溫至800~900℃；As源溫度升至245~260℃。

9.根據權利要求4所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，樣品臺升溫至400~600℃，In源升溫至600~800℃，Ga源升溫至800~900℃，As源溫度升至245~260℃。

10.根據權利要求3或4所述的超多晶面六角錐圖形化GaAs襯底上納米柱的制備方法，其特征在于，所述外延生長的時間是1~4h。