[发明专利]一种描边生长ZnO的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种描边生长ZnO的方法。

背景技术

Wei,Y.报道过对衬底光刻，从而控制纳米线材料的生长位置，实现纳米线材料图案化生长(Wei,Y.,et al.,Wafer-Scale High-Throughput Ordered Growth of Vertically Aligned ZnO Nanowire Arrays.Nano Letters,2010.10(9):p.3414-3419.)。用该技术较易实现纳米线填充图案生长，要实现纳米线图案在描边上生长，首先就得在衬底上刻出图案描边的光刻胶沟槽，但沟槽宽度受光刻技术限制，一般只能到1微米，难以再小。此外，ZnO生长可以通过在光刻后衬底上喷金或其它催化剂，然后用高温CVD法制备ZnO，但设备要求高，能耗高，技术实现相对复杂、困难。

图1显示为常规ZnO纳米/微米棒在衬底上描边生长的光刻槽示意图，图2显示为常规ZnO纳米/微米棒在衬底上描边生长的示意图，从图1和图2可以看出，衬底上形成的是光刻线槽，线槽宽度不能小于1μm，无法实现更细的图案描边。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种描边生长ZnO的方法，用于解决现有技术中纳米材料描边宽度不能小于1μm，生产成本高、能耗高、制备过程复杂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种描边生长ZnO的方法包括如下步骤：

(1)选取衬底，在洗净的衬底表面旋涂S1800系列光刻胶，光刻出图案；

(2)将光刻后的衬底等离子处理；

(3)将步骤(2)中等离子处理后的衬底置于硝酸锌与六次甲基四胺的混合水溶液中反应，制得沿图案边沿描边生长的ZnO棒。

优选的，步骤(1)中S1800系列光刻胶为S1805或S1818光刻胶。

优选的，所述衬底与ZnO的晶格失配度≤5％，使得外延生长晶体ZnO能够垂直于衬底表面生长。其中，晶格失配度misfit＝︱a_f-a_s︱/a_s×100％，a_f为外延生长晶体晶格常数，a_s为衬底晶格常数。

优选的，所述衬底为GaN，即氮化镓，CAS号为25617-97-4。

优选的，步骤(1)中光刻胶的旋涂厚度为0.5-2.0μm。

优选的，步骤(2)中衬底等离子处理的时间为1-5min。

优选的，步骤(2)中形成等离子体的射频功率为100-200W。

优选的，步骤(2)中衬底等离子处理的工作气体为空气、氮气或氩气，工作气压为50-300Pa。

优选的，步骤(3)的混合水溶液中硝酸锌与六次甲基四胺的浓度均为0.01-0.5mol/L，混合水溶液中硝酸锌与六次甲基四胺的摩尔比为1:1，摩尔比即为物质的量之比。

优选的，步骤(3)中混合液的温度为70-100℃，衬底在混合水溶液中的反应时间为1-6h。

如上所述，本发明的一种描边生长ZnO的方法，具有以下有益效果：本发明利用生长衬底与光刻胶台阶处易于形核的特点，用简单方法实现了描边生长，该方法简单、设备要求低，制备过程快速高效，对于纳米线材料图案化生长具有较大意义。本发明以光刻加工结合等离子处理的手段，先对衬底进行加工，成功实现让ZnO棒沿图案边缘生长，长成的ZnO描出图案边缘。本发明中ZnO水热法生长对比现有技术中的高温法，具有节能环保，成本低廉的显著优势；对比其它的图案描边方法，该方法更简单、方便。相比于现有技术中在衬底上光刻线槽描图，本发明方法明显缩小了描边宽度，可达到500纳米。

附图说明

图1显示为常规ZnO纳米/微米棒在衬底上描边生长的光刻槽示意图。

图2显示为常规ZnO纳米/微米棒在衬底上描边生长的示意图。

图3显示为本发明方法中光刻的生长衬底示意图。

图4显示为本发明方法中ZnO沿光刻孔边缘形核生长的示意图。

图5显示为本发明方法中ZnO字体描边生长的示意图。

图6显示为本发明方法制得的微米管SEM照片的俯瞰图。

图7显示为本发明方法制得的微米管SEM照片的45°侧视图。

具体实施方式