[发明专利]一种直立GaAs纳米线的制备方法

权利要求书

1.一种直立GaAs纳米线的制备方法，其特征在于，该方法通过采用HF酸对Si衬底表面进行处理，使Si衬底表面变粗糙，并且Si衬底表面的氧化层被部分去除，在经过HF酸对Si衬底表面刻蚀处理，实现对Si衬底表面氧化层厚度控制的目的，调节Si衬底表面氧化层厚度及Si衬底表面的粗糙度，从而间接实现对Ga催化剂液滴与Si衬底表面的接触角的调节，使Ga催化剂液滴与Si衬底表面有合适的接触夹角，实现抑制多重孪晶的生长，使GaAs纳米线能够直立生长，解决现有自催化外延生长GaAs纳米线时存在多重孪晶，纳米线的生长方向难以控制，出现大量倾斜纳米线，限制GaAs纳米线在器件中应用的难题，所述Ga液滴催化剂与Si衬底表面之间合适的接触夹角可以实现直立GaAs纳米线的生长，该方法中所述HF酸对Si衬底表面自然氧化层的处理，当Si衬底表面的氧化层厚度为0.8nm时完成Si衬底表面自然氧化层的HF酸刻蚀处理，所述Si衬底表面自然氧化层被刻蚀为0.8nm厚度时可以使Ga液滴催化剂与Si衬底表面有合适的接触角度，当进行GaAs纳米线材料生长时，Ga催化剂液滴与Si衬底表面合适的接触夹角使GaAs纳米线直立的生长，所述Ga液滴催化剂在Si衬底表面形成后，停顿80s，所述停顿的80s可以使Ga液滴能够充分分散，保证液滴合适的大小，使Ga液滴催化剂与经过HF酸刻蚀处理的Si衬底表面有一个合适的表面接触角度，所述的这个合适的表面接触角度实现GaAs纳米线直立的生长。

2.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法，其特征在于，该方法利用Ga液滴作为催化剂，自催化的生长机制进行生长，利用HF酸处理Si衬底表面，使Si衬底表面的自然氧化层被刻蚀，本方法中Si衬底表面的自然氧化层被刻蚀后氧化层的厚度为0.8nm，Ga液滴催化剂与该氧化层厚度的Si衬底表面有一个接触角度，所述的这个接触角度适合GaAs纳米线直立的生长。

3.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法，其特征在于，利用HF酸对Si衬底表面氧化层处理的具体步骤为：1、将HF：H₂O以1:10的比例配制刻蚀液，刻蚀条件为室温，在日光灯照射环境条件下进行刻蚀；2、将Si衬底放入配制好的刻蚀液中对Si衬底表面的自然氧化层进行刻蚀，刻蚀时间为2s；3、将Si衬底从刻蚀液中取出，利用椭偏仪测量Si衬底表面的氧化层膜厚，当氧化层厚度较厚，刻蚀时间较少，Si衬底表面氧化层厚度没有达到预期要求时，将Si衬底放入刻蚀液中继续刻蚀，直至Si衬底表面氧化层厚度达到本发明实现GaAs纳米线直立生长所要求的0.8nm厚度要求。

4.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法，其特征在于，在进行GaAs纳米线生长时，当Ga液滴催化剂在Si衬底表面生成时，停顿80s，停顿的所述80s可以使Ga液滴能够充分扩散并处于稳定状态，使Ga液滴为合适的大小，实现Ga液滴催化剂与经过HF酸刻蚀处理的Si衬底表面有一个合适的表面接触角度，该合适的表面接触角度可以实现指导GaAs纳米线直立生长。

5.如权利要求1所述的一种直立GaAs纳米线的制备方法，其特征在于，通过利用本发明提出的这种方法，首先，对Si衬底表面自然氧化层进行刻蚀处理使Ga液滴催化剂能与Si衬底表面有合适的接触角度，然后，在生长GaAs纳米线时，当Ga液滴生成时停留80s，使Ga液滴充分扩散并与Si衬底的接触处于稳定状态，最后，进行纳米线生长，获得直立的GaAs纳米线材料，解决现有自催化外延生长GaAs纳米线时，存在多重孪晶、纳米线的生长方向难以控制、出现大量倾斜纳米线、限制GaAs纳米线在器件中应用的问题，本发明所提出的方法可以实现直立的高质量GaAs纳米线材料，对推动GaAs纳米线器件性能的改善奠定材料基础。