[发明专利]相异材料上的纳米线生长

权利要求书

1.一种产生纳米结构化器件的方法，包括(110)从Si衬底的表面生长至少一个III-V半导体纳米线(2)的步骤，该方法特征在于(100)向Si衬底(3)的(111)表面提供III族或V族原子以便提供III族或V族表面终止层(4)的步骤，其中提供III族或V族原子的步骤是在生长III-V半导体纳米线(2)的步骤之前进行的。

2.根据权利要求1的方法，其中提供III族或V族原子的步骤包括以下步骤：

-(120)在预定升高的温度下提供III族或V族材料预流以提供III族或V族材料终止的Si(111)表面从而使得III族或V族材料扩散到生长催化剂粒子(10)/Si界面中，并且在生长催化剂粒子(510)/Si界面中形成III族或V族材料层；且该方法还包括：

-(130)在高温下的短生长步骤以形成薄成核层；以及步骤

-(140)把温度降低到正常用于纳米线生长和执行轴向纳米线生长的温度状况。

3.根据权利要求1的方法，其中该方法包括以下步骤：

-在升高的温度下提供Ga预流以提供Ga终止的Si(111)表面以使Ga(III元素)扩散到生长催化剂粒子(10)/Si界面中并且在生长催化剂粒子(10)/Si界面中形成Ga层；

-在高温下的短生长步骤以形成薄GaP(111)B成核层；以及

-把温度降低到正常用于纳米线生长和执行轴向纳米线生长的温度状况。

4.根据权利要求1的方法，其中该方法包括以下步骤：

-在预定升高的温度下提供In预流以提供In终止的Si(111)表面以使In(III元素)扩散到生长催化剂粒子(10)/Si界面中并且在生长催化剂粒子(10)/Si界面中形成In层；

-在高温下的短生长步骤以形成薄GaAs(111)B成核层；以及

-把温度降低到正常用于纳米线生长和执行轴向纳米线生长的温度状况。

5.根据权利要求1或2的方法，还包括(150)从III-V半导体纳米线生长半导体聚结层(20)的步骤。

6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中多个纳米线(2)依照预定器件布局以有序图案生长在(111)表面上。

7.一种纳米结构化器件，包括在Si衬底(3)的(111)表面上生长的多个半导体纳米线(2)，其特征在于基本上所有纳米线(2)与(111)表面正交地突出。

8.根据权利要求7的纳米结构化器件，其中所述基本上所有纳米线(2)在(111)B方向上生长。

9.根据权利要求7或8的纳米结构化器件，其中所述纳米线(2)具有III-V材料。

10.根据权利要求7-9中任一项的纳米结构化器件，其中纳米线(2)依照预定器件布局以有序图案生长在(111)表面上。

11.根据权利要求7-10中任一项的纳米结构化器件，其中每个纳米线(2)被定位在Si衬底(3)的(111)表面上的预定位置。

12.根据权利要求11的纳米结构化器件，其中与预定位置的位置偏差不大于纳米线(2)的直径的一半，优选地不大于纳米线(2)的直径的20％，更优选地不大于纳米线(2)的直径的5％，仍更优选地不大于直径(2)的1％。

13.根据前面权利要求中任一项的纳米结构化器件，其中纳米线(2)的至少90％、优选地至少95％、更优选地99％、仍更优选地100％与(111)表面正交地突出。

14.根据前面权利要求中任一项的纳米结构化器件，其中所述基本上所有纳米线(2)的至少90％、优选至少95％、更优选100％与Si衬底的(111)表面所成的角度α为90°±5°。

15.根据权利要求1-13中任一项的纳米结构化器件，其中所述基本上所有纳米线2的至少90％、优选至少95％、更优选100％与Si衬底(3)的(111)表面所成的角度α为90°±2.5°。

16.根据前面权利要求中任一项的纳米结构化器件，其中纳米线(2)以周期性的图案生长在(111)表面上。

17.根据前面权利要求中任一项的纳米结构化器件，还包括从纳米线(2)生长的聚结层，其中该聚结层基本上是单畴。