[发明专利]硅纳米线阵列的制备方法

说明书

本发明提供一种硅纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：使塑料粒子以均匀随机图案相互隔离地布置于硅基板上；在所述塑料粒子之间形成催化剂层；除去所述塑料粒子；垂直蚀刻与所述催化剂层接触的硅基板部位；及除去所述催化剂层。根据本发明，工艺简单，费用低，通过大面积工艺能够实现批量生产，在资源有限的地方也能够制备纳米线，可以独立控制纳米线的结构。

技术领域

本发明涉及一种硅纳米线阵列的制备方法。

背景技术

纳米线(nano wire)是指作为各种半导体纳米结构物之一，具有纳米级尺寸的线结构体。其涵盖大体上直径从小于10nm到数百nm的纳米线。

关于这些纳米线所提出的制备方法大致分为三种。

首先，提出了通过电子束光刻(e-beam lithography)设备将光刻胶图案化为纳米级图案，通过将图案化的光刻胶用作掩模来对硅进行纳米蚀刻以制得二维硅纳米线的方法。

但根据这些现有硅纳米线的制备方法，纳米线的制备成本高，不适合于大规模生产。

其次，提出了在形成纳米级金属催化剂之后，在保持950℃左右高温的状态下注入反应气体(SiH₄)以成长二维硅纳米线的自对准方式的VLS(Vapor-Liquid-Solid)法。

但这些方法难以控制纳米线的结构，且无法控制硅纳米线的成长方向。

最后，提出了利用溶液工艺的蚀刻方法。利用溶液工艺的蚀刻方法与自对准方法相比具有节省时间和费用的效果，而利用溶液工艺的硅纳米线制备方法中作为正确调节硅纳米线的几何学变量(直径、高度、密度等)的方法，主要使用利用纳米结构的六边形格子图案的方法。但此方法无法独立调节纳米线的几何学变量，尤其难以制备大面积纳米线。

发明内容

解决的技术问题

在本发明的一个方面提出能够独立控制纳米线的几何学变量(直径、长度、密度、位置等)，费用低，可以批量生产的纳米线阵列的制备方法。

技术方案

为了达到上述目的，本发明的一个方面提供一种硅纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：使塑料粒子以均匀随机图案相互隔离地布置于硅基板上；在所述塑料粒子之间形成催化剂层；除去所述塑料粒子；垂直蚀刻与所述催化剂层接触的硅基板部位；及除去所述催化剂层。

发明的效果

根据本发明，工艺简单，费用低，通过大面积工艺能够实现批量生产，在资源有限的地方也能够制备纳米线。尤其，可以独立控制纳米线的结构，因此，通过利用纳米结构，可以期待广泛应用于电子元件和太阳能等光能产业、生物传感器等各种产业。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例的纳米线阵列的制备方法的工艺图。

图2为示出根据本发明的一实施例的金属催化剂化学蚀刻机制的图。

图3为示出根据本发明的一实施例的根据聚苯乙烯珠粒的大小的硅纳米线的直径的照片。

图4为示出根据本发明的一实施例的根据蚀刻时间的硅纳米线的高度的照片。

图5为示出根据本发明的一实施例的根据聚苯乙烯珠粒的密度的硅纳米线阵列的密度的照片。

图6为根据本发明的一实施例制备的硅纳米线的TEM及EDX分析图。

图7为示出根据本发明的一实施例的垂直结构的硅纳米线阵列(vSiNWA)的图案化工艺的图。

图8为以硅纳米线为模板形成FeO_x的核-壳结构的照片。