[发明专利]一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法

权利要求书

1.一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法是按以下步骤进行的：

一、将单晶硅片衬底用丙酮超声波清洗15min～30min，再用酒精超声清洗15min～30min，最后用去离子水超声清洗15min～30min得到干净的单晶硅片衬底；

二、将步骤一得到的干净的单晶硅片衬底置于磁控溅射真空仓内的加热台上，将真空仓内抽成真空，使得真空仓内气体压强为1.0×10^-4Pa～9.9×10^-4Pa；启动加热装置，使真空仓内从室温加热至100℃～650℃，在温度为100℃～650℃的条件下向真空仓内以10sccm～100sccm的气体流量速度通入氩气，待真空仓内气体压强升至0.1Pa～2Pa时，启辉反溅清洗干净的单晶硅片衬底10min～20min后，插入介于靶材和干净的单晶硅片衬底中间的挡板，施加溅射功率启辉，在温度为100℃～650℃、碳靶上的溅射功率为60W～200W、镍靶上的溅射功率为60W～200W和氩气气体流量为10sccm～100sccm的条件下预溅射3min～5min，在干净的单晶硅片衬底上加80V～200V的脉冲负偏压，设置占空比为10%～90%，移开挡板，在温度为100℃～650℃、碳靶上的溅射功率为60W～200W、氩气气体流量为10sccm～100sccm条件下碳靶沉积10min～4h，在温度为100℃～650℃、镍靶上的溅射功率为60W～200W、氩气气体流量为10sccm～100sccm条件下镍靶沉积10min～4h，关闭溅射功率启辉，插入挡板，调节氩气气体流量为120sccm～180sccm，待真空仓内气体压强为4Pa～7Pa时，将50kHz的脉冲直流电压加在样品台上，并将其电压峰值调节至-400V～-1200V，设置占空比为10%～90%，反溅单晶硅片衬底10min～30min，关闭电源、加热装置和氩气，待真空仓内温度自然降至室温时即制得碳化硅纳米线前驱体；其中，碳靶沉积和镍靶沉积可以同时进行，也可以不同时进行；

三、将步骤二所制备的碳化硅纳米线前驱体在管式炉通入保护气体的条件下从室温加热至900℃～1100℃，并在900℃～1100℃保温1h～6h；

冷却过程采用两步冷却的方式，第一步冷却过程：将加热好的样品随炉冷却至500℃～700℃后将样品从炉内取出；第二步：将取出的样品在真空管内并在保护气氛下自然冷却至室温，即得本发明的具有高密度缺陷的碳化硅纳米线；其中，所述的真空管放置在室温环境下。

2.根据权利要求1所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤一中将单晶硅片衬底用丙酮超声波清洗20min～25min，再用酒精超声清洗20min～25min，最后用去离子水超声清洗20min～25min得到干净的单晶硅片衬底。

3.根据权利要求1所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤二中将真空仓内抽成真空，使得真空仓内气体压强为3.0×10^-4Pa～7.0×10^-4Pa。

4.根据权利要求1所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤二中启动加热装置，从室温加热至200℃～400℃。

5.根据权利要求4所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤二中在温度为200℃～400℃、碳靶上的溅射功率为100W～150W、镍靶上的溅射功率为100W～150W和氩气气体流量为30sccm～70sccm的条件下预溅射3min～5min。

6.根据权利要求4所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤二中在干净的单晶硅片衬底上加100V～150V的脉冲负偏压，设置占空比为30%～60%，移开挡板。

7.根据权利要求1所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤三中所述的保护气体为氮气或氩气。

8.根据权利要求1所述的一种高密度缺陷碳化硅纳米线的制备方法，其特征在于步骤三中在900℃～1100℃保温2h～4h。