專利名稱：一種在硅片上復(fù)合In₂O₃棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子材料、半導(dǎo)體材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種在硅片上 復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
ln203是一種寬帶隙透明半導(dǎo)體材料，其直接帶隙在3. 55 3. 75eV范圍內(nèi)，具有 良好的導(dǎo)電性和較高的透光率。由于其獨特的電學(xué)、化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，ln203在化學(xué)、生物傳 感、太陽能電池、光催化、執(zhí)行器、光電子和平板顯示等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間。近來，人們利用各種方法(溶液法，分子束外延，脈沖激光沉積，金屬有機(jī)物化學(xué) 氣相沉積等)制備出了各種不同的ln203納米結(jié)構(gòu)，例如納米線、納米帶、納米方塊、八面體 及納米箭等，并對這些納米結(jié)構(gòu)的光電特性進(jìn)行了研究。但是能應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的方法 很少，且反應(yīng)條件苛刻，生產(chǎn)成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種在硅片上復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材 料，該材料可結(jié)合目前成熟的半導(dǎo)體硅集成電路工藝，適合于集成納米光電子器件的制備， 其特殊的光滑棒狀納米結(jié)構(gòu)，粗細(xì)均勻，可用于制備納米級晶體管或電阻，解決現(xiàn)有納米結(jié) 構(gòu)作為電阻時阻值不均勻的問題。本發(fā)明的第二個目的在于提供在硅片上復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料的 制備方法，以解決現(xiàn)有l(wèi)n203納米材料制備方法條件苛刻，成本高的問題，提供一種低成本， 高重復(fù)性，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的新方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的—種在硅片上復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，該材料包括硅片襯底及 生長在該襯底表面的ln203晶體；所述ln203晶體為均勻的棒狀納米結(jié)構(gòu)，其長度為60 lOOiim，直徑為0. 6 1. 6iim，表面光滑。一種上述半導(dǎo)體材料的制備方法，該方法包括如下步驟a、將In顆粒作為源放到石英舟里，將清洗后并鍍有金膜的硅片蓋在石英舟上，硅 片與源的垂直距離為4 10mm ；b、將石英舟置于預(yù)先加熱至700 1000°C、水平放置的管式生長爐的中部；c、管式生長爐中通入惰性氣體Ar作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下反應(yīng)120 240min ；d、取出石英舟和硅片，得到在硅片上復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料；其中步驟a中所述In顆粒的純度為99. 999%;步驟c中所述通入的惰性氣體Ar 的流量為0. 2 0. 6L/min。所述水平放置的管式生長爐由兩根管組成，其中一根管長為70 100cm，直徑為 6 10cm ；另一根管長為50 80cm，直徑為3 5cm ；反應(yīng)時，小口徑管插入大口徑管中，載氣是直接通入到小口徑管中。制備在硅片上復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料的方法，具體步驟包括如下a、把硅片清洗干凈，鍍上金膜，然后切成幾小片；b、將水平放置的管式生長爐以5°C /min的速率加熱到700 1000°C ；c、將純度99. 999%的In顆粒作為源放到一個石英舟里，把一小片干凈的鍍了 金膜的硅片蓋在石英舟的上面，作為襯底來收集反應(yīng)生成物，硅片與源的垂直距離為4 10mm ；d、把石英舟放到預(yù)先加熱好的水平管式爐的中部；e、通入流量為0. 2 0. 6L/min的惰性氣體Ar作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下反應(yīng)120 240min ；f、取出石英舟和硅片，在硅片上面長有一層淡黃色的物質(zhì)。本發(fā)明通過改變對熱蒸發(fā)過程中一些參量，如催化劑，氣體流量，反應(yīng)溫度，硅片 與源之間距離的控制，合成了 ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)。相對于以前合成的納米結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的 突出特點是(1)所放硅片襯底位置不同。許多合成方法都把硅襯底放在氣流的下流，與源 在同一水平位置，而本發(fā)明則把硅片直接放在與源的垂直方向上的某一位置；(2)壓力只 需要是常壓，降低了對設(shè)備的要求；(3)對載氣的要求不高，只需要Ar就可以，不需要加02 等另外的氣體；(4)方法簡單，成本低，重復(fù)性好，而且是大面積的生長。且本發(fā)明采用硅片 作為襯底，將ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)生長在硅襯底上，可結(jié)合目前成熟的半導(dǎo)體硅集成電路工 藝，適合于集成納米光電子器件的發(fā)展。本發(fā)明所提供的ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)及其制備方 法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實現(xiàn)了在硅片上制備大規(guī)模的ln203納米結(jié)構(gòu)，且方法簡單，對設(shè) 備及制備條件要求不高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實施例1的X射線衍射圖，圖中所有的峰都是ln203的峰，物任何雜 質(zhì)峰存在。圖2為本發(fā)明實施例1大量材料的SEM圖，圖中l(wèi)n203晶體長度為60 100 u m， 直徑為0. 6 1. 6iim。圖3為本發(fā)明實施例1放大倍數(shù)的SEM圖，圖中l(wèi)n203晶體為均勻的棒狀納米結(jié) 構(gòu)，表面光滑，沒有附著任何雜質(zhì)。
具體實施例方式實施例1a、把硅片清洗干凈，鍍上金膜，然后切成1. 5cmX 1. 5cm的小片；b、將水平放置的管式生長爐以5°C /min的速率加熱到800°C ；c、將1. 5g In顆粒(純度99. 999% )作為源放到一個石英舟里，把一小片干凈的 鍍了金膜的硅片蓋在石英舟的上面，作為襯底來收集反應(yīng)生成物，硅片與源的垂直距離為 5mm ；d、把石英舟放到預(yù)先加熱好的水平管式爐的中部；e、爐中通入流量為0.5L/min的惰性氣體Ar作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下反應(yīng)240min ；f、取出石英舟和硅片，在硅片上長有一層淡黃色的物質(zhì)，即制得所需材料。檢測所制得的材料，結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示。圖1顯示所有的峰都是ln203的 峰，沒有任何雜質(zhì)峰存在。圖2顯示ln203晶體長度為60 100 u m,直徑為0. 6 1. 6 y m。 圖3顯示ln203晶體為均勻的棒狀納米結(jié)構(gòu)，棒狀納米結(jié)構(gòu)表面光滑，沒有附著任何雜質(zhì)。實施例2a、把硅片清洗干凈，鍍上金膜，然后切成2cmX2cm的小片；b、將水平放置的管式生長爐以5°C /min的速率加熱到900°C ；c、將lg In顆粒(純度99. 999% )作為源放到一個石英舟里，把一小片干凈的 鍍了金膜的硅片蓋在石英舟的上面，作為襯底來收集反應(yīng)生成物，硅片與源的垂直距離為 8mm ；d、把石英舟放到預(yù)先加熱好的水平管式爐的中部；e、爐中通入流量為0.6L/min的惰性氣體Ar作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下反應(yīng) 180min ；f、取出石英舟和硅片，在硅片上面長有一層淡黃色的物質(zhì)，即制得所需材料。
權(quán)利要求
一種在硅片上復(fù)合In2O3棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，其特征在于該材料包括硅片襯底及生長在該襯底表面的In2O3晶體；所述In2O3晶體為均勻的棒狀納米結(jié)構(gòu)，其長度為60～100μm，直徑為0.6～1.6μm，表面光滑。
2.—種權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟a、將In顆粒作為源放到石英舟里，將清洗后并鍍有金膜的硅片蓋在石英舟上，硅片與 源的垂直距離為4 10mm ；b、將石英舟置于預(yù)先加熱至700 1000°C、水平放置的管式生長爐的中部；c、管式生長爐中通入惰性氣體Ar作為載氣，在大氣壓強(qiáng)下反應(yīng)120 240min；d、取出石英舟和硅片，得到在硅片上復(fù)合ln203棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料；其中步驟a中所述In顆粒的純度為99. 999% ；步驟c中所述通入的惰性氣體Ar的 流量為0. 2 0. 6L/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述水平放置的管式生長爐由兩根管 組成，其中一根管長為70 100cm，直徑為6 10cm ；另一根管長為50 80cm，直徑為3 5cm ；反應(yīng)時，小口徑管插入大口徑管中，載氣是直接通入到小口徑管中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在硅片上復(fù)合In2O3棒狀納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料及其制備方法，其材料包括襯底，該襯底采用硅片，其襯底表面生長有In2O3晶體；所述的In2O3晶體長度為60～100μm，直徑為0.6～1.6μm，棒狀納米結(jié)構(gòu)表面光滑，沒有附著任何雜質(zhì)。其制備方法是以In顆粒作為原料，利用熱蒸發(fā)方法生長得到In2O3棒狀納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有大面積生長，成本低，重復(fù)性高等優(yōu)點，可結(jié)合目前成熟的半導(dǎo)體硅集成電路工藝，適合于集成納米光電子器件的制備，其特殊的光滑棒狀納米結(jié)構(gòu)，粗細(xì)均勻，可用于制備納米級晶體管或電阻，解決現(xiàn)有納米結(jié)構(gòu)作為電阻時阻值不均勻的問題。
文檔編號C04B41/50GK101875564SQ201010171949
公開日2010年11月3日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者朱自強(qiáng), 郁可, 黃雁君 申請人:華東師范大學(xué)