[发明专利]一种直立GaAs纳米线的制备方法

摘要

本发明公开了一种直立GaAs纳米线的制备方法。根据Young氏公式得到Ga液滴催化剂与Si衬底表面接触角与衬底表面氧化层厚度的关系，本发明采用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，该方法通过利用HF酸对Si衬底表面处理实现对表面氧化层厚度的控制，通过调节氧化层厚度及粗糙的表面形貌调控Ga催化剂液滴与衬底表面的接触角，使Ga催化剂液滴与衬底表面有合适的接触夹角，实现抑制多重孪晶生长，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，为实现高质量、高性能GaAs纳米线器件奠定材料基础。

主权项

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。