[發(fā)明專利]一種GaAs復合型納米線的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111124370.2
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN114038898A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑匯帛;張新勇;楊紹林;劉浩飛;孔凡軍;鄭鑫;張彬
• 申請（專利權(quán)）人: 威科賽樂微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L31/0304;H01L31/0352;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃宗波

本發(fā)明公開了一種GaAs復合型納米線的制備方法，涉及納米線制備方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的一種GaAs復合型納米線的制備方法，所述制備方法在鍍金膜步驟之前先對襯底進行預處理，得到圖形襯底，所述預處理是在襯底上濺射鍍上掩膜層后，再通過激光干涉光刻制備得到圖形襯底，所述圖形襯底的圖形為孔陣結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一種GaAs復合型納米線的制備方法，能夠制備得到分布、形貌可控的GaAs復合型納米線，達到“一孔一線”的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米線制備方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GaAs復合型納米線的制備方法。

背景技術(shù)

Ⅲ-Ⅴ族半導體納米線材料經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)在光電器件上展現(xiàn)出很高的應用前景,在光電探測器、發(fā)光二極管、場效應晶體管等器件上得到重要應用，而GaAs基納米線作為一種直接帶隙半導體材料,具有高的載流子遷移率，在新型低維結(jié)構(gòu)的納米光電子器件制備方面擁有廣闊的應用前景，因此得到廣泛研究。

1997年，Hulteen提出了以孔道生長納米線的方法，即選區(qū)(selective-area，SA)方法，該方法由于不使用催化劑，故屬于無催化選區(qū)生長，導致生長速度十分緩慢，在制備相同材料時，所對應溫度窗口也遠高于VLS機制，使得成本升高。而其它制備方法中，也有采用催化劑催化生長得到GaAs納米線的方法，而從生長方式來看，相對成熟的工藝是利用金作為催化劑，通過氣-液-固(Vapor-Liquid-Solid，VLS)機制制備GaAs納米線，即在外延生長納米線之前，先在襯底上鍍上一層金薄膜，再將鍍有金薄膜的襯底高溫下加熱退火，形成催化劑顆粒，由于高溫合金退火生成催化劑顆粒的過程中，催化劑顆粒生成位置、大小等均不可控，因此也會導致生成的納米線結(jié)構(gòu)形貌和分布不可控。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于公開一種GaAs復合型納米線的制備方法，能夠制備得到分布、形貌可控的GaAs復合型納米線，達到“一孔一線”的效果。

具體的，本發(fā)明的一種GaAs復合型納米線的制備方法，所述制備方法在襯底上鍍上金薄膜之前，先對襯底進行預處理得到圖形襯底。

進一步，所述預處理是在襯底上濺射鍍上掩膜層后，再通過激光干涉光刻制備得到圖形襯底。

進一步，所述圖形襯底的圖形為孔陣結(jié)構(gòu)。

進一步，所述孔陣結(jié)構(gòu)的孔呈圓形，直徑為170-230nm。

進一步，所述制備方法具體為：

S1：準備清洗干凈的GaAs襯底；

S2：在GaAs襯底上濺射一層SiO2薄膜作為掩膜層；

S3：在掩膜層表面旋涂上激光干涉膠，利用激光干涉技術(shù)進行光刻，制備得到具有孔陣結(jié)構(gòu)的圖形襯底；

S4：利用ICP刻蝕，對孔下方的掩膜層進行刻蝕，刻蝕至襯底表面，在掩膜層上形成若干圓孔；

S5：利用磁控濺射技術(shù)，在激光干涉膠表面和圓孔內(nèi)露出的襯底表面鍍上金薄膜；

S6：鍍膜完成后，進行剝離和去膠，去除掩膜層表面多余的金薄膜和激光干涉膠；

S7：去膠完成后進行加熱合金，在圓孔內(nèi)形成Au-Ga合金顆粒；

S8：調(diào)整MOCVD反應室環(huán)境至生長條件，進行GaAs復合型納米線的生長。

進一步，所述掩膜層的厚度為30-70nm，所述金薄膜的厚度為9-15nm。

經(jīng)過發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)制備得到的Au-Ga合金顆粒的直徑和金薄膜的厚度相關(guān)，如果金薄膜厚度過低會導致Au-Ga合金顆粒直徑較小，形成一孔多線的情況，如果厚度過大會影響納米線的生長。

進一步，所述圓孔的直徑為170-230nm。