[发明专利]高密度锗纳米线的制备方法

说明书

本发明提供一种高密度锗纳米线的制备方法，包括如下步骤：1)提供一锗衬底，锗衬底包括相对的第一表面及第二表面；2)于锗衬底的第一表面生长石墨烯；3)于锗衬底的第一表面形成铟催化剂层，且铟催化剂层至少覆盖石墨烯；4)于铟催化剂层远离锗衬底的表面生长锗纳米线。本发明无需采用电子束蒸发的方式沉积金属，大大简化了锗纳米线制备的工艺流程，并降低成本，非常适合于大规模低成本的锗纳米线的制备；本发明采用铟作为催化剂生长的锗纳米线具有较高的长宽比，同时具有较高的表面密度，这些特点使得该方法更便于锗纳米线的转移与应用，从而为基于四族纳米线的器件制备奠定工艺基础；同时，本发明制备的锗纳米线具有很好的稳定性和重复性。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及一种高密度锗纳米线的制备方法。

背景技术

与体材料相比，纳米线作为准一维纳米机构，具有超高的比表面积和载流子限制作用，在传感与催化、高迁移率器件等领域有着很大的应用价值和潜力。Ge纳米线作为典型的四族纳米材料，相比三五族纳米线有着更好的硅基兼容性，更加便于未来高密度的硅基集成。但是传统的利用Au(金)液滴催化生长Ge纳米线的方法制备的Ge纳米线密度和产率都很低，同时纳米线的长宽比较小，顶部残留的金液滴还会带来金属污染，需要额外的步骤将金液滴去除，这些缺陷大大阻碍了Ge纳米线的器件应用。此外，这种金催化的方法还需利用电子束蒸发的方式沉积贵重的金属Au并退火，工艺步骤繁琐且成本较高。因此有必要提出一种新的Ge纳米线的制备方法。

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高密度锗纳米线的制备方法用于解决现有技术中采用金液滴催化生长锗纳米线存在的工艺步骤繁琐、成本高的问题，以及生长的纳米线密度低、长宽比小及产率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高密度锗纳米线的制备方法，所述高密度锗纳米线的制备方法包括如下步骤：

1)提供一锗衬底，所述锗衬底包括相对的第一表面及第二表面；

2)于所述锗衬底的第一表面生长石墨烯；

3)于所述锗衬底的第一表面形成铟催化剂层，且所述铟催化剂层至少覆盖所述石墨烯；

4)于所述铟催化剂层远离所述锗衬底的表面生长锗纳米线。

可选地，步骤2)中，采用化学气相沉积工艺于所述锗衬底的第一表面生长所述石墨烯。

可选地，步骤3)包括如下步骤：

3-1)将第一表面生长有所述石墨烯的所述锗衬底置于一热板上，且所述锗衬底的第二表面与所述热板相接触，所述热板的温度为200℃～300℃；

3-2)将铟均匀涂抹于所述锗衬底的第一表面以形成所述铟催化剂层；

3-3)将步骤3-2)所得结构冷却至室温。

可选地，步骤3)与步骤4)之间还包括如下步骤：将步骤3)所得结构置于预处理腔内进行预处理。

可选地，对步骤3)所得结构进行预处理的过程中，所述预处理腔内的真空度低于1.0E-7Torr，预处理温度为100℃～300℃，预处理时间为0.5小时～1.5小时。

可选地，步骤4)中，于所述铟催化剂层远离所述锗衬底的表面生长锗纳米线的工艺包括分子束外延工艺。

可选地，步骤4)包括如下步骤：

4-1)将步骤3)所得结构置于一锗源炉内，所述锗源炉的束流为0.01nm/s～0.015nm/s；

4-2)于预设气压下将所述锗源炉内温度升至生长温度；

4-3)打开锗源阀门进行锗纳米线生长；