[发明专利]一种制备三维超可拉伸晶态纳米线的方法

权利要求书

1.一种制备三维超可拉伸晶态纳米线的方法，其特征是，包括如下步骤：

1）利用PECVD或者PVD工艺在衬底上淀积一层绝缘介质层作为牺牲层，厚4±2μm；

2）利用光刻、电子束直写或者掩膜板技术定义周期台阶边缘图案，利用干法或湿法交替刻蚀工艺刻蚀介质层形成垂直台阶侧壁，台阶高1±0.5μm；

3）用腐蚀性液体处理台阶表面，由于沟道尖角处氧化硅含量最少，液体腐蚀速率相对其余区域更快从而能对垂直沟道进行平滑化刻蚀，形成波浪形台阶；

4）以上一步所形成的波浪形台阶为衬底，再次光刻电子束直写或者掩膜板技术定义垂直于台阶的图案以及刻蚀技术进行制备垂直于台阶的二次引导沟道；

5）在制备好的台阶上二次引导沟道的一端，通过光刻、蒸发或者溅射工艺，局部淀积一层带状的催化金属层；

6）升高温度至催化金属熔点以上，通入还原性气体等离子体进行处理，使催化金属层转变为分离的金属纳米颗粒；

7）将温度降低到催化金属颗粒熔点以下，将整个结构表面淀积覆盖非晶半导体前驱体薄膜层；然后将温度升高至适当温度，使得纳米金属颗粒重新熔化，在其前端开始吸收非晶层，而在后端淀积出晶态的纳米线；由于三维台阶的引导作用，纳米线将沿波浪台阶的引导沟道生长；

8）剩余的非晶半导体前驱体由氢气等离子体、ICP或者RIE刻蚀工艺去除；即制备成三维超可拉伸晶态纳米线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，三维超可拉伸晶态纳米线为波浪型的纳米线，在波浪型的纳米线的表面旋涂一层具有一定粘性的薄膜，粘合并保护波浪型的纳米线；再通过腐蚀性液体刻蚀掉牺牲层，使得波浪型的纳米线从衬底脱离；将从衬底脱离后的波浪型的纳米线转移到柔性衬底上，再用溶液将薄膜溶解，即可获得超可拉伸的波浪型的纳米线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述步骤1）中衬底材料为晶硅、玻璃、铝箔、氮化硅、氧化硅、碳化硅、蓝宝石、包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸的高分子材料。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，3）中用氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)碱性腐蚀体系，氢氟酸+硝酸(HF+HNO3)、氢氟酸+硝酸+醋酸(HF+HNO₃+CH₃COOH)酸性腐蚀体系或乙二胺邻苯二酚(Ethylene Diamine Pyrocatechol)体系进行湿法刻蚀，形成波浪形台阶。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，5）中在台阶上二次引导沟道的一端，通过光刻、蒸发或者溅射工艺，淀积一层带状的包括In、 Sn、 Bi、Ga金属以及金属合金作为催化金属层。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，7）中非晶半导体前驱体薄膜层为非晶硅a-Si、非晶锗a-Ge、非晶碳a-C或包括a-Ge/a-Si的异质叠层结构。