[发明专利]一种形貌可控的GaN纳米线阵列的制备方法

说明书

本发明针对GaN纳米线的制备，提供一种形貌可控的GaN纳米线阵列的制备方法，所述GaN纳米线阵列由圆柱、圆台或竹节型GaN纳米线在图形化衬底上排列而成，所述圆柱型GaN纳米线生长时，NH₃和TMGa以固定的流量比流出，所述圆台型GaN纳米线生长时，NH₃和TMGa以渐进式递减的流量比流出，所述竹节型GaN纳米线生长时，NH₃和TMGa以阶段式递减的流量比流出。本发明可调控GaN纳米线的形貌，制备出圆柱、圆台以及竹节型的纳米线阵列。

技术领域

本发明属于GaN纳米线制备技术领域，具体涉及一种形貌可控的GaN纳米线阵列的制备方法。

背景技术

GaN作为III-V族氮化物材料体系的代表，具有直接带隙、宽禁带和高电子迁移率等优良特性。但由于GaN与衬底间(单晶Si或蓝宝石衬底)的大失配性使异质外延的二维单晶薄膜呈现出高密度的位错，大大降低了GaN基LED器件的发光效率。GaN纳米线作为一维结构能够补偿与衬底间的大失配性、抑制光传输过程中的反射、以及提升光的提取效率，这一技术正是实现GaN基LED器件高效发光的有效手段。但推动GaN基纳米线LED器件的商业化和产业化还亟需解决一系列问题，其中最为关键问题是如何实现GaN纳米线的制备。

发明内容

本发明针对GaN纳米线的制备问题，提供一种形貌可控的GaN纳米线阵列的制备方法，可调控纳米线的形貌，制备出圆柱、圆台以及竹节型的GaN纳米线阵列。

本发明采用如下技术方案：

一种形貌可控的GaN纳米线阵列，所述GaN纳米线阵列由圆柱、圆台或竹节型GaN纳米线在图形化衬底上排列而成。

上述形貌可控的GaN纳米线阵列的制备方法，所述圆柱型GaN纳米线生长时，NH₃和TMGa以固定的流量比流出，所述圆台型GaN纳米线生长时，NH₃和TMGa以渐进式递减的流量比流出，所述竹节型GaN纳米线生长时，NH₃和TMGa以阶段式递减的流量比流出。

进一步地，所述渐进式递减的流量比是指，在整个生长时间内，NH₃的流量值为f _N，TMGa的流量值的初始值为f1，终值为f2，f1<f2，且f1以步阶值a递增至f2。

进一步地，所述阶段式递减的流量比是指，在整个生长时间内，NH₃的流量值为f _N，TMGa的流量值分n个时间段设置，且在这n个时间段内，TMGa的流量值依时间次序逐渐增大；具体地，在0～t1的时间段内，TMGa的流量值为f1；在t1～t2的时间段内，TMGa的流量值为f2……在t(n-1)～tn的时间段内，TMGa的流量值为fn，且f1<f2……<fn。

进一步地，所述GaN纳米线生长之前，需预先在图形化衬底上生长GaN缓冲层，所述GaN缓冲层经退火处理后，再同质外延生长GaN纳米线阵列。

进一步地，所述图形化衬底通过电子束曝光或纳米压印技术制备得到。