一种超细单晶Si纳米线及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103290481A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103290481103290481A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310223540.1(22)申请日2013.06.06(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人张析李瑞向钢(74)专利代理机构成都科海专利事务有限责任公司51202代理人黄幼陵(51)Int.Cl.C30B29/62(2006.01)C30B29/06(2006.01)C30B25/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称一种超细单晶Si纳米线及其制备方法(57)摘要本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种超细单晶Si纳米线及其制备方法。所述超细单晶Si纳米线的直径为1.5~2.5nm，且不含催化剂。所述方法的工艺步骤为：（1）生长基底及载物盘的清洗；（2）超细单晶Si纳米线的生长：①将SiO粉末平铺在第一载物盘上并放入双温区管式炉的高温区中心部位，将所述长基底放在第二载物盘上并放入所述双温区管式炉的低温区中心部位；②在通载流气体条件下将双温区管式炉的低温区升温至950~960℃，高温区升温至1300~1350℃，并使炉内压强保持在0.02~0.04MPa，然后在上述温度和压强保温4~6h，保温时间届满后，所述生长基底上即生长出超细单晶Si纳米线。CN103290481ACN1032948ACN103290481A权利要求书1/1页1.一种超细单晶Si纳米线，其特征在于该纳米线的直径为1.5~2.5nm，且不含催化剂。2.权利要求1所述超细单晶Si纳米线的制备方法，其特征在于工艺步骤依次如下：（1）生长基底及载物盘的清洗以Si基底作为超细单晶Si纳米线的生长基底，Al2O3陶瓷片作为载物盘，分别将所述生长基底和载物盘依次用丙酮、乙醇、去离子水超声振荡清洗至完全去除其上的污垢，然后将所述生长基底于15~25v%的氢氟酸水溶液中浸泡3~8min，浸泡时间届满后用去离子水冲洗生长基底去除氢氟酸，继后将经过前述处理的生长基底和载物盘用氮气枪吹干；（2）超细单晶Si纳米线的生长①将SiO粉末平铺在第一载物盘上并放入双温区管式炉的高温区中心部位，将所述生长基底放在第二载物盘上并放入双温区管式炉的低温区中心部位；所述SiO粉末的量为每1cm2第一载物盘12.8~14.4mg；所述生长基底的中心与铺有SiO粉末的第一载物盘的中心之间的距离为33~35cm；②在通载流气体条件下将双温区管式炉的低温区升温至950~960℃，高温区升温至1300~1350℃，并使炉内压强保持在0.02~0.04Mpa，然后在上述温度和压强保温4~6h，保温时间届满后，所述生长基底上即生长出超细单晶Si纳米线；所述载流气体为H2和Ar组成的混合气体，H2的体积百分数为3~7%，Ar的体积百分数为93~97%。3.根据权利要求2所述超细单晶Si纳米线的制备方法，其特征在于所述载流气体由双温区管式炉的高温区端部连续向炉中通入并由其低温区端部连续排出，载流气体的流量为60~100mL/min。4.根据权利要求2或3所述超细单晶Si纳米线的制备方法，其特征在于所述Si基底为纯Si（111）基底、N型Si（111）基底、P型Si（111）基底中的任一种。5.根据权利要求2或3所述超细单晶Si纳米线的制备方法，其特征在于所述SiO粉末的平均粒径≤48μm。6.根据权利要求4所述超细单晶Si纳米线的制备方法，其特征在于所述SiO粉末的平均粒径≤48μm。2CN103290481A说明书1/6页一种超细单晶Si纳米线及其制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种超细单晶Si纳米线及其制备方法。背景技术[0002]小尺寸的单晶半导体纳米线由于在基础科学研究和先进技术应用方面具有潜在的应用价值，因而受到了材料科学界的广泛关注与研究。一维纳米线的特殊性能有别于相应的块体材料，例如，随着纳米线直径的减小，其自身受量子限制效应、非局域量子相干效应、非线性光学效应等的影响会表现出更独特的性质。[0003]随着现代技术的飞跃发展，Si材料在半导体工业和微电子制造技术领域已具有了重要的地位和其成熟的加工工艺，但由于块体Si是一种间接带隙半导体材料，其发光效率低，且不能发出可见光，使其在光电子器件中的应用受到了很大的限制。相比而言，Si纳米线不仅具备因受尺寸限制而表现出的有别于块体Si材料的特殊物理性质，特别在光学性质上表现突出，而且与目前的基于半导体Si材料的集成电路产业技术具有良好的兼容性，所以，基于Si纳米线的纳米级器件被广泛认为在半导体纳米器件