[发明专利]硅化镍纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一维纳米材料及其制备方法，尤其涉及一种硅化镍纳米线的制备方法。

背景技术

半导体工业的发展方向是更小、更快、更低能耗。然而，从微米电子时代进入纳米电子时代之后，传统的半导体制造技术--光刻工艺(“自上而下”的技术)显得越来越难以满足现在和未来的要求。由此，“自下而上”的技术，或称为自组装技术被认为是未来发展的趋势。目前，人们已经利用这种自组装技术合成了各种纳米结构，包括纳米线、纳米管，其潜在的应用领域包括纳米电子、纳米光学、纳米感测器等。

金属硅化物具有较低的电阻率，较高的热稳定性，可以在硅基底上自对准生长，并且不易扩散于硅，有希望被用作互连材料(请参见，Single-crystalmetallic nanowires and metal/semiconductor nanowires heterostructures，Nature，Vol430，P61-65(2004))。硅化镍纳米线具有较低的硅化温度，且反应过程中耗硅量少，所以成为目前研究的热点

现有技术提供一种硅化镍纳米线的制备方法，其具体包括以下步骤：提供一沉积有催化剂的硅片作为生长基底；将该生长基底置入管式炉中；向该管式炉中通入硅源气体，同时加热该管式炉至500～1000℃以生长硅纳米线；然后向该硅纳米线表面沉积一金属镍；加热该沉积有金属镍层的硅纳米线至550℃进行固相反应，得到一硅化镍纳米线。

然而，采用上述方法制备硅化镍纳米线，由于需要先制备硅纳米线，再向该硅纳米线表面沉积一金属镍，然后，通过固相反应才能得到硅化镍纳米线，所以工艺复杂，制备成本高。而且，采用上述方法制备硅化镍纳米线，需要用硅源气体作为反应气体，会造成环境污染。另外，采用上述方法制备硅化镍纳米线，无法控制硅化镍纳米线的直径大小。

有鉴于此，确有必要提供一种工艺简单，制备成本底，不会造成环境污染，且可以控制硅化镍纳米线的直径大小的制备方法。

发明内容

一种硅化镍纳米线的制备方法，其具体包括以下步骤：提供一硅基片，并在该硅基片表面形成一二氧化硅层；在上述硅基片的二氧化硅层表面沉积一钛层；提供一生长装置，且该生长装置具有一反应室，并将上述沉积有钛层的硅基片置入反应室内，并加热至500～1000℃；溅射产生镍团簇，并使该镍团簇沉积到硅基片表面，生长硅化镍纳米线。

相对于现有技术，本发明提供的制备硅化镍纳米线的方法中，直接将镍团簇沉积于硅基片上生长硅化镍纳米线，工艺简单，成本低廉。而且，采用上述方法制备硅化镍纳米线，无需用到硅源气体，不会造成环境污染。另外，通过控制二氧化硅层与钛层的厚度以及沉积的镍团簇的质量数可以控制硅化镍纳米线的直径。

附图说明

图1为本技术方案实施例的硅化镍纳米线的制备方法流程图。

图2为本技术方案实施例制备硅化镍纳米线的硅基片示意图。

图3为本技术方案实施例制备硅化镍纳米线的装置的结构示意图。

图4及图5为本技术方案实施例制备的硅化镍纳米线的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下将结合附图对本技术方案作进一步的详细说明。

请参阅图1至图3，本技术方案实施例提供一种硅化镍纳米线的制备方法，其具体包括以下步骤：

步骤一，提供一硅基片312，并在该硅基片312表面形成一二氧化硅层320。

首先对硅基片312进行超声波清洗5～10分钟，然后，将干净的硅基片312置入含氧的气氛中放置一段时间，使其表面形成一层二氧化硅层320。为了加快氧化速度，还可以对上述硅基片312进行加热。其中，所述硅基片312大小与形状不限，可以根据实际情况选择。所述二氧化硅层320的厚度为10纳米～1微米。本实施例中，二氧化硅层320的厚度优选为500纳米。

步骤二，在上述硅基片312的二氧化硅层320表面沉积一钛层322。

在上述硅基片312的二氧化硅层表面沉积钛层的方法不限，可以为溅射法、热沉积法等。所述钛层322的厚度为1～500纳米。本实施例中，钛层322的厚度优选为50纳米。

步骤三，提供一生长装置30，且该生长装置30具有一反应室304，并将上述沉积有钛层322的硅基片312置入反应室304内，并加热至生长温度。

所述生长装置30包括一溅射室302以及一反应室304，且该溅射室302与反应室304通过一四极质谱仪306相连通。所述生长装置30还进一步包括向溅射室302进行溅射粒子的溅射装置(图中未显示)和对反应室304进行加热的加热装置以及抽气装置(图中未显示)。