[发明专利]一种多维碳纳米管异质结构制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种多维碳纳米管异质结构 制备方法。

背景技术

自1991年Iijima发现碳纳米管(CNTs)以来，因其独特的力学、电学及化 学特性，使之成为世界范围内的研究热点之一。碳纳米管的电学特性与其结 构及掺杂成分密切相关，若将两个不同结构或不同掺杂成分的纳米管相互连 接就可形成一个金属一半导体、半导体一半导体或金属一金属的纳米异质结 构。若能有效地控制合成这种异质结构，即可构成PN结、肖特基势垒等纳米 半导体器件，进而构成大规模集成电路，在电子领域有着广阔的应用前景。

目前，制备碳纳米管工艺较复杂、成本高昂，化学、物理性能不稳定， 成为限制碳纳米管应用的主要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、成本低廉，获得的异 质结构性能稳定、光学、电学性能更强的碳纳米管异质结构制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多维碳纳米管异质结构 制备方法，包括如下步骤：

将Si样片为阳极，铂为阴极，在去离子水、无水乙醇和氢氟酸混合的 电解液中电解，使得Si表面形成锥形孔；

通过高温液相法合成Fe₃O₄纳米粒子催化剂；

将乙酰丙酮铁溶入油酸油脂和二醇中，在苯醚环境中高温热解；

将制备的Fe₃O₄纳米粒子溶液滴在多孔硅表面上，放在空气中自然干燥；

将制备好的多孔硅样品置于真空室中，抽本底真空并通入H₂，开启微波 源进行预处理，基底靠加热系统和等离子体轰击共同升温至预定温度；

预处理后，通入CH₄和B₂H₆气体，进行掺硼碳纳米管的制备；

停止通入B₂H₆，将CH₄流量增大，进行纯碳纳米管的制备；

反应结束后，在多孔Si表面形成了一层黑色的薄膜，即得到碳纳米管 异质结构。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述将Si样片为阳极，铂为阴极，在去离子水、无水乙醇和 氢氟酸混合的电解液中电解，使得Si表面形成锥形孔步骤的具体实现如下：

将Si样片为阳极，铂为阴极，在去离子水、无水乙醇和氢氟酸体积配 比为1:1:1～1:2:1的电解液中电解10～30min，在Si表面形成孔径为几百 纳米至几微米的锥形孔。

进一步，所述将制备好的多孔硅样品置于真空室中，抽本底真空并通入 H₂，开启微波源进行预处理，基底靠加热系统和等离子体轰击共同升温至预 定温度步骤的具体实现如下：

将制备好的多孔硅样品置于真空室中，抽本底真空至1～3Pa，通入40～ 60sccm的H₂，开启微波源，预处理5～15min，基底靠加热系统和等离子体 轰击共同升温至800～1200℃。

进一步，所述预处理后，通入CH₄和B₂H₆气体，进行掺硼碳纳米管的制 备步骤的具体实现如下：

预处理结束后，首先通入CH₄和B₂H₆气体，CH₄:B₂H₆:H₂配比为 10:10:50sccm，生长30～50min，进行掺硼碳纳米管的制备。

进一步，所述停止通入B₂H₆，将CH₄流量增大，进行纯碳纳米管的制备 步骤的具体实现如下：

停止通入B₂H₆，将CH₄流量增大到20～60sccm，生长10～50min，进行 纯碳纳米管的制备，其中，生长过程气压维持在20～40Pa，温度5000～ 7000℃，微波功率500～800W。

本发明的有益效果是：方法简单、成本低廉，获得的异质结构性能稳定、 光学、电学性能更强。

具体实施方式