[发明专利]制备低缺陷大面积硅(100)- 2x1重构表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备低缺陷大面积硅(100)- 2 x 1重构表面的方法。

背景技术

随着科技的飞速发展，电子器件的集成度越来越高，传统的电子器件越来越小，随之而来的，就是量子效应的限制，小尺度的电子器件，不能再用经典的半导体理论来描述。这就需要构筑尺寸更小的分子器件。而半导体表面的研究一直是半导体物理中极为活跃的一个领域。硅( 100) 面是硅最重要的低指数面之一。因此在硅( 100) 表面形成分子级大面积有序分子器件成为人们关注的焦点，并且可以实现与传统半导体产业的兼容。基于硅(100)- 2 x 1重构表面特有的性质，人们可以在上面构筑各种各样的分子器件（分子开关，纳米线，分子机器），因此硅（100）也成为构筑纳米器件的重要平台。

目前传统制备工艺制备出的硅( 100)-2 x 1重构表面最大的缺点就是缺陷太多。这种仅仅通过单纯加热处理硅（100）样品的方法制备出的硅( 100)-2x1重构表面缺陷太多，严重的影响了所构筑的分子器件的功能和质量，同时也严重的限制了这种表面在微纳米科学与技术及半导体产业中的广泛应用。申请人通过采用在硅( 100)-2x1表面生长单层银原子，然后反复加热硅样品，使银原子均匀脱吸附可以制备出缺陷少，质量高，台阶面大的硅(100)- 2x1重构表面,克服了传统制备工艺导致硅(100)-2x1重构表面缺陷多的缺点。解决了在硅(100)-2x1表面构筑大面积高质量分子器件的问题，奠定分子器件的应用基础。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种制备低缺陷大面积硅(100)- 2 x 1重构表面的方法，该方法通过采用在硅 (100)- 2 x 1表面生长单层银原子，然后反复加热样品，使银原子均匀脱吸附可以制备出表面缺陷少，质量高，台阶面大的硅(100)- 2x1重构表面的方法。这种方法克服了传统制备工艺导致硅( 100)-2x1表面缺陷多的缺点。解决了在硅(100)-2x1表面构筑大面积高质量分子器件的问题，奠定分子器件的应用基础。

本发明是这样来实现的，方法为：

第一步，通过直流电源对硅（100）样品实现击穿，将电流调到0.5安培，放置最少5个小时，进行除气处理；

第二步，待除气结束之后，将电流迅速上升至1安培，保持10秒后降到除气时的电流值，多次重复该过程直到腔内气压降至10^-10托范围内，然后将加热电流增加0.5安培，重复上述过程，直至所加的电流使样品的温度达到1200摄氏度，实现硅表面的清洁；

第三步，通过分子束淀积技术在清洁的硅表面上生长0.5纳米厚的银层；

第四步，将银层覆盖的的硅（100）样品在700摄氏度温度下退火30分钟，使银原子均匀分布在Si样品的表面；

第五步，将样品迅速升温至1200摄氏度，使银原子全部脱吸附掉，从而实现低缺陷大面积硅(100)- 2 x 1重构表面的制备。

本发明的技术效果是：1、在制备硅( 100)- 2 x 1重构表面时，采用阶梯式的升温除气的方法，避免了升温过快导致的样品断裂的问题；2、利用高温促使吸附在硅表面的银原子脱吸附过程，极大地降低了硅( 100)-2x1重构表面的缺陷。

具体实施方式

以下对本发明的制备低缺陷大面积硅(100)- 2 x 1重构表面的新技术进一步地描述：

使用直流电源实现对硅样品击穿，然后放置在0.5安培左右，放置至少5个小时，对样品进行除气处理。待除气结束之后，将电流迅速上升至1安培，保持10秒后降到到除气时的电流值，多次重复该过程直到腔内气压降至10^-10托范围内;然后将加热电流增加0.5安培，重复上述过程，直至所加的电流使样品的温度达到1200摄氏度，实现硅表面的清洁，实现表面的清洁之后，待样品的温度降到80摄氏度度以下，通过分子束淀积技术在清洁的硅表面上生长0.5纳米厚的银层，使用直流电源实现对银层覆盖的的硅（100）样品的击穿，将银层覆盖的的硅（100）样品在700摄氏度温度下退火30分钟，使银原子均匀的分布在银样品的表面，处理之后银原子将均匀的分布在硅的表面，所得样品迅速升温至1200摄氏度，使银原子全部脱吸附掉，从而实现低缺陷，大台阶面的硅（100)- 2 x 1的重构表面的制备。