專利名稱：一種刻蝕基板法外延定向生長氮化物納米片網(wǎng)格的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法。
技術(shù)背景AlN與GaN、 BN—樣是廣泛應(yīng)用的in-V族半導(dǎo)體材料。它具有低電子 親和勢(<0.25 eV)可降低電子逸出功和與其相關(guān)的場發(fā)射開啟電壓；它的高 熔點(diǎn)(280(TC)、高導(dǎo)熱率、與Si基板的良好匹配(如熱膨脹系數(shù)相近等)、 抗氧化、高強(qiáng)度和剛度等優(yōu)點(diǎn)可有效提高其準(zhǔn)一維陣列的熱學(xué)、化學(xué)、力學(xué) 穩(wěn)定性，進(jìn)而提高器件的場發(fā)射穩(wěn)定性及可靠性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法。一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于-所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的A1N納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 1-5%的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片1-20 min，然后去除表面的氧化硅薄 膜，用Al+AlCl3作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作 沉積基板放在出氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的A1N納米片。所述的刻蝕Si基板時(shí)用的腐蝕液優(yōu)選為濃度是2%的氫氟酸腐蝕液。 所述的刻蝕Si基板時(shí)用的腐蝕液優(yōu)選為濃度是1%的鹽酸腐蝕液。 所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗若干 次2-5次。所述的蒸發(fā)法為，在120(TC下通N2氣蒸發(fā)30-90分鐘，爐管壓力保持 在l-10Torr下。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)用刻蝕法在Si基板上原位自生出外延定向生長的控制模板，這種Si 基板自生模板，與常規(guī)氧化鋁多孔模板相比，可避免外加模板的雜質(zhì)污染 和清除模板時(shí)對所生長納米結(jié)構(gòu)的破壞。又因?yàn)镾i基板表面的刻蝕溝槽是 連通的，所以這種刻蝕基板法更適合外延定向生長納米片網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。同時(shí) 探討了其生長機(jī)制，場發(fā)射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種AN納米片的開啟電壓在 3.2-5.0V/um之間，可比得上其他材料的相似結(jié)構(gòu)如Mn03納米帶，CuO納 米帶薄膜等，而且研究表明這一 ALN納米結(jié)構(gòu)具有很高的場發(fā)射穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為刻蝕基板法外延定向生長氮化物納米片網(wǎng)格的原理圖；圖1中，從上到下依次分為三塊第一塊上面顏色較深的是非晶Si氧化層、下面顏色較淺的是Si基板，第二塊是已刻蝕的Si基板，第三塊是生 長后的ALN網(wǎng)格圖。圖2為刻蝕完Si基板表面圖；圖3為生長初期圖；圖4為ALN納米網(wǎng)格圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于-所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的A1N納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 2%的氫氟酸腐蝕液刻蝕Si片1 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用 A1+A1C13作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積基 板放在出氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的A1N納米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗2次。 所述的蒸發(fā)法為，在120(TC下通N2氣蒸發(fā)30分鐘，爐管壓力保持在 lTorr下c實(shí)施例2一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的AIN納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 2%的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片10 min，然后去除表面的氧化硅薄膜， 用Al+AlCl3作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積 基板放在出氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的AIN納米片。 所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗3次。 所述的蒸發(fā)法為，在1200'C下通N2氣蒸發(fā)60分鐘，爐管壓力保持在 3Torr下。實(shí)施例3一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于 所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的AIN納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 2%的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片20 min，然后去除表面的氧化硅薄膜， 用Al+AlCl3作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積 基板放在出氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的AIN納米片。 所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗5次。 所述的蒸發(fā)法為，在120(TC下通N2氣蒸發(fā)30-90分鐘，爐管壓力保持 在10Torr下。實(shí)施例4一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于 所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的A1N納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 1%的鹽酸腐蝕液刻蝕Si片1 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用A1+A1C13 作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出 氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的AIN納米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗2次。 所述的蒸發(fā)法為，在1200'C下通N2氣蒸發(fā)30分鐘，爐管壓力保持在 1Torr下o實(shí)施例5一種刻蝕基板法外延定向生長AIN納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于 所述的刻蝕基板法外延定向生長AIN納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的AIN納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 1%的鹽酸腐蝕液刻蝕Si片10 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用A1+A1C13 作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出 氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的AIN納米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙翻和去離子水清洗3次。所述的蒸發(fā)法為，在1200'C下通N2氣蒸發(fā)60分鐘，爐管壓力保持在 3Torr下c實(shí)施例6一種刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于 所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板 和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的A1N納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含 1%的鹽酸腐蝕液刻蝕Si片20 min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用A1+A1C13 作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出 氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的A1N納米片。所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去離子水清洗5次。 所述的蒸發(fā)法為，在1200'C下通N2氣蒸發(fā)卯分鐘，爐管壓力保持在 10Torr下。
權(quán)利要求
1. 一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網(wǎng)格的方法，其特征在于所述的刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網(wǎng)格的方法為采用刻蝕Si基板和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的AlN納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先，用含1-5％的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片1-20min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl3作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的AlN納米片。
2、 按照權(quán)利要求1所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的 方法，其特征在于所述的刻蝕Si基板時(shí)用的腐蝕液優(yōu)選為濃度是2%的
3、 按照權(quán)利要求1所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的 方法，其特征在于所述的刻蝕Si基板時(shí)用的腐蝕液優(yōu)選為濃度是1%的 鹽酸腐蝕液。
4、 按照權(quán)利要求1所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的 方法，其特征在于所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法為，用丙酮和去 離子水清洗2-5次。
5、 按照權(quán)利要求1所述的刻蝕基板法外延定向生長A1N納米片網(wǎng)格的 方法，其特征在于所述的蒸發(fā)法為，在1200'C下通N2氣蒸發(fā)30-卯分鐘， 爐管壓力保持在l-10Torr下。
全文摘要
一種刻蝕基板法外延定向生長AlN納米片網(wǎng)格的方法，采用刻蝕Si基板和反應(yīng)物氣相蒸發(fā)法制備垂直排列的AlN納米片蜂窩狀網(wǎng)格，首先用含1-5％的氫氟酸或鹽酸腐蝕液刻蝕Si片1-20min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反應(yīng)物放置在真空CVD爐的恒溫區(qū)，刻蝕后的Si片作沉積基板放在出氣端，用蒸發(fā)法制備出具有蜂窩狀網(wǎng)格形狀的AlN納米片。這種Si基板自生模板，與常規(guī)氧化鋁多孔模板相比，可避免外加模板的雜質(zhì)污染和清除模板時(shí)對所生長納米結(jié)構(gòu)的破壞。又因?yàn)镾i基板表面的刻蝕溝槽是連通的，所以這種刻蝕基板法更適合外延定向生長納米片網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/205GK101256950SQ200710010519
公開日2008年9月3日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者叢洪濤, 唐永炳, 成會明 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所