[发明专利]硅纳米线装配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子技术，尤其涉及一种硅纳米线装配的方法。

背景技术

目前，平面型硅器件特征尺寸的不断缩小，推动了微电子学器件和电路性能和集成度的提高，实际上，今天的微电子学领域硅器件的特征尺寸已经在100nm以下，已经是真正意义上的“纳米电子学”。针对纳米尺寸的器件，目前有两种制造方法：一种是自上而下(top-down)的方法，另一种是自底向上(bottom-up)的方法。

目前应用广泛的纳米结构包括纳米带、纳米线、纳米颗粒、量子点等，纳米线是指对应的横向尺寸被限制在100纳米之内，纵向尺寸没有限制的一维结构。这种尺度上，量子效应很显著，因此也被称作″量子线″。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线(如：Ni，Pt，Au等)，半导体纳米线(如：InP，Si，GaN等)和绝缘体纳米线(如：SiO2，TiO2等)。典型的纳米线的长宽比在1000以上，这种结构的纳米线具有许多特殊的性质，在纳电子领域，纳米线可以做为量子器件的连线、场发射器和生物分子纳米传感器等，也可以被用来制作超小电路。

其中，单晶结构的硅纳米线(SiNW)在纳米电子学和太阳能纳米能源等方面表现出潜在的应用优势，如，SiNW-FET具有高跨导和低关态电流，证明是最有应用前景的纳米器件，其关键器件参数优于平面硅FET(场效应管)器件，在同样掺杂浓度下，p型SiNW-FET的空穴迁移率比平面硅FET器件高一个数量级；另外，在能源转换领域，尤其在热电转换方面，SiNW材料的塞贝克系数和热导率等指标均优于对应体材料一个数量级以上。

现有技术中，对以上性能优越的硅纳米线结构和器件的装配方法，一般是自底向上的方法，首先用化学或物理方法制造出纳米结构，然后用一定装配方法将这些结构按特定要求装配成器件和电路。这就需要能够有效控制纳米线在衬底上的位置、方向等，使纳米线能够按照预先设计的模式放置和排列。

目前小规模的硅纳米线阵列装配技术主要有催化剂对准法、电场对准法、流体装配法、Langmuir-Blodgett装配法、合金分解法等方法。

上述现有技术至少存在以下缺点：

装配效果不理想，只能装配小规模的纳米线阵列。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配效果好，可以用于装配大规模的纳米线阵列的硅纳米线装配的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的硅纳米线装配的方法，包括硅纳米线的平行装配，其特征在于，将多条硅纳米线置于温度场中，所述多条硅纳米线沿所述温度场的方向平行排列，形成平行硅纳米线阵列。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的硅纳米线装配的方法，由于将多条硅纳米线置于温度场中，在温度场的作用下，多条硅纳米线沿温度场的方向平行排列，形成平行硅纳米线阵列。装配效果好，可以用于装配大规模的纳米线阵列。

附图说明

图1为本发明中通过温度场安装平行阵列硅纳米线的示意图；

图2为本发明中通过磁场安装正交阵列硅纳米线的示意图；

图3为本发明中掺Fe的Si_0.95Fe_0.05纳米线在温度为300K下的磁滞回线示意图。

具体实施方式

本发明的硅纳米线装配的方法，其较佳的具体实施方式是，包括硅纳米线的平行装配。

硅纳米线的平行装配方法如图1所示，将多条硅纳米线置于温度场中，多条硅纳米线在温度场的作用下，沿温度场的方向平行排列，形成平行硅纳米线阵列。

温度场可以由热端和冷端形成，通过热端与冷端之间的温度差形成需要的温度场。可用于安装硅纳米线的直径为4.9nm±1.0nm、9.7nm±1.5nm、19.8±2.0nm、30nm±3nm，等各种规格的硅纳米线。

本发明的硅纳米线装配的方法，还包括硅纳米线的正交装配。

硅纳米线的正交装配方法如图2所示，将一条或多条稀磁硅纳米线置于磁场中，稀磁硅纳米线在磁场的作用下，沿磁场的方向排列，形成与上述平行硅纳米线阵列垂直的正交阵列。

其中，稀磁硅纳米线的制作方法可以是，在硅纳米线的生长过程中掺杂Fe元素，并在生长后进行退火处理和磁性激活处理，形成稀磁硅纳米线。也可以采用其它的方法形成稀磁硅纳米线。

稀磁硅纳米线可以为核-鞘型结构，核-鞘型结构包括芯部的核和外层的鞘，Fe元素可以参杂于外层的鞘中。Fe元素的参杂浓度可以小于或等于5％。