專利名稱：納米線生長和獲取的體系和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米線，更具體而言，涉及納米線生長和獲取。
背景技術(shù)：
納米結(jié)構(gòu)，特別是納米線具有推動(dòng)全新一代電子器件的潛力。基于納米結(jié)構(gòu)的這種新一代電子器件的主要阻礙在于使具有一致特性的納米線和其它納米結(jié)構(gòu)有效生長并將其獲取的能力。生長和獲取納米線的現(xiàn)有方法不便于大規(guī)模生產(chǎn)并且不產(chǎn)生一致的納米線特性。需要使具有一致特性的納米線生長并將其獲取的體系和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于制備納米線的方法，該方法包括在襯底材料上沉積一個(gè)或多個(gè)成核顆粒；將所述成核顆粒加熱至第一溫度；使所述成核顆粒與第一前體氣體混合物接觸以生成液體合金小滴并引發(fā)納米線生長；將合金小滴加熱至第二溫度并使所述合金小滴與第二前體氣體混合物接觸；由此使納米線在所述合金小滴的位置生長。在本發(fā)明的方法中使用的襯底材料可以是晶體或非晶的。適宜地，襯底材料包含多晶或單晶的晶體硅。在其它實(shí)施方案中，襯底可以是非晶Si02、Si3N4或氧化鋁。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供用于制備納米線(例如Si納米線)的方法，該方法包括在襯底材料(或在襯底表面上的成核顆粒(例如通過加熱表面上的金膜涂覆層))上沉積一個(gè)或多個(gè)成核顆粒(例如金屬催化劑如金納米顆粒)；將所述成核顆粒加熱至第一前體氣體和所述成核顆粒具有低共熔相的第一溫度；使所述成核顆粒與第一前體氣體混合物接觸，其中第一前體氣體混合物包含第一前體氣體，所述第一前體氣體包含幫助正在生長的納米線取向(例如通過以下更詳細(xì)描述的刻蝕)的至少一種原子物種(例如 Cl)；在引發(fā)納米線生長之后使成核顆粒與第二前體氣體混合物接觸，其中第二前體氣體混合物包含一種前體氣體，所述前體氣體在低于第一溫度的第二溫度與所述成核顆粒具有低共熔相；和將所述成核顆粒加熱至第二溫度?？梢苑聪蜻M(jìn)行上述方法在較低溫度使用前體氣體引發(fā)納米線生長過程，然后在較高溫度使用第二前體氣體(例如含有幫助納米線取向的活性蝕刻劑物種如氯的氣體)繼續(xù)進(jìn)行納米線生長。使用的第一前體氣體優(yōu)選為在第一溫度離解的包含Si和Cl原子的 SiCl4或SiH2Cl215當(dāng)在晶體襯底上生長時(shí)，作為刻蝕硅襯底上的天然氧化物層的結(jié)果，Si原子供應(yīng)納米線生長并且Cl原子允許納米線在<111>取向上生長。一旦引發(fā)納米線生長，可以引入包含一種前體氣體如SiH4或Si2H6的第二前體氣體混合物，所述前體氣體和所述成核顆粒在低于第一前體氣體的溫度具有低共熔相。在第二溫度從SiH4或Si2H6離解的Si原子繼續(xù)使Si納米線生長。因此，在低于引發(fā)納米線生長的溫度的溫度使用游離的Si原子可以繼續(xù)進(jìn)行納米線生長，例如允許取向線生長至適宜的長度，同時(shí)使金屬催化劑向正在生長的納米線中的擴(kuò)散最小化。在這些方法中使用的襯底材料可以是晶體或非晶的。適宜地，襯底材料包含多晶或單晶的晶體硅。在其它實(shí)施方案中，襯底可以是非晶Si02、Si3N4或氧化鋁。在使用晶體襯底的實(shí)施方案中，在襯底材料上生長的線可以優(yōu)選在外延取向上生長。根據(jù)本發(fā)明的方法制備的納米線長到襯底材料的平面以外并且能夠傳輸電荷。在本發(fā)明的方法的某些適宜實(shí)施方案中，將成核顆粒加熱所達(dá)到的第一溫度高于將合金小滴加熱所達(dá)到的第二溫度。適宜地，第一溫度高于第二溫度至少約50°c。在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的成核顆?？梢赃m宜為金屬催化劑并且可以包含一種金屬，所述金屬與第一前體氣體混合物和第二前體氣體混合物都反應(yīng)以形成Si可以從中析出的低共熔體。適宜的金屬催化劑包括Au、Pt、狗、Ti、(ia、Ni或Sn，并且在某些實(shí)施方案中可以是Au膠體或 Au膜。在本發(fā)明的方法中使用的第一前體氣體混合物和第二前體氣體混合物可以適宜地包含SiH4、Si2H6, SiCl4或SiH2Cl2并且還可以包含&H6、POCl3或PH3 (例如作為摻雜劑材料)。本發(fā)明方法的另外的實(shí)施方案還可以包括使正在生長的納米線與一種或多種另外的前體氣體混合物接觸以使納米線生長至適宜的長度，所述一種或多種另外的前體氣體混合物包含SiH4、Si2H6、SiCl4或SiH2Cl2并且還包含&H6、P0C13或PH3?？梢酝ㄟ^等離子體增強(qiáng)濺射沉積適宜地引入在本發(fā)明的方法中使用的前體氣體。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，通過使用等離子體增強(qiáng)濺射沉積(或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD))使納米線在較低溫度(例如低于約SO(TC)生長，可以避免使納米線在不同溫度生長的需要。在該實(shí)施方案中，使成核顆粒與一種前體氣體混合物接觸，所述前體氣體混合物優(yōu)選包含一種前體氣體如SiCl4或SiH2Cl2,所述前體氣體包含幫助正在生長的納米線取向的活性物種(例如Cl)。備選地，所述前體氣體混合物可以包含來自分開的獨(dú)立來源的氯氣(或等離子體)，所述氯氣(或等離子體)可以與上述前體氣體(例如SiH4、Si2H6, SiCl4或SiH2Cl2)的一種或多種組合提供。在前體氣體混合物包含SiH4或 SiH2Cl2時(shí)，SiH4或SiH2Cl2在載氣(例如H2、H2Ar)的存在下離解成Si和Cl，從而形成HCl。 如下文更詳細(xì)論述，這導(dǎo)致在用HCl刻蝕和從Si蒸氣生長之間的競爭。氯幫助除去Si襯底上的界面氧化物，從而導(dǎo)致取向納米線的生長。加入獨(dú)立來源的氯氣具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在需要時(shí)，允許在等離子體中獨(dú)立控制活性物種Si和Cl以增強(qiáng)或抑制刻蝕，從而促進(jìn)納米線生長?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何方法，例如二極管、射頻頻率和直流沉積， 實(shí)現(xiàn)濺射沉積。本發(fā)明還提供用于制備不包含金屬催化劑的納米線的方法，該方法包括例如，使襯底材料羥基化；使所述襯底材料與第一前體氣體混合物接觸；在所述襯底材料的表面上形成一個(gè)或多個(gè)核(例如納米顆粒)；使所述核與第二前體氣體混合物接觸；和使納米線在所述一個(gè)或多個(gè)核的位置生長。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供用于納米線合成的另外方法。在一個(gè)實(shí)施方案中， 用于納米線合成的方法包括將粒狀前體材料定位在處于一個(gè)溫度的容器一端，并且將催化劑顆粒定位在處于另一個(gè)溫度的該容器的相對一端。然后將材料從容器的一端轉(zhuǎn)移到另外一端。傳輸試劑與粒狀納米線前體材料反應(yīng)以形成納米線。在備選的實(shí)施方案中，提供類似方法以摻雜納米線。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供在制備過程中提高納米線質(zhì)量的方法。特別是，提供減少在納米線結(jié)構(gòu)上的懸空鍵表面狀態(tài)的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括形成納米線結(jié)構(gòu)；在所述納米線結(jié)構(gòu)上沉積犧牲層；使具有犧牲層的納米線結(jié)構(gòu)鈍化；和用化學(xué)方法除去犧牲層以釋放納米線。在另一個(gè)實(shí)施方案中，公開了用于制備納米線器件的方法，該方法包括提供具有在垂直取向上附著在表面上的納米線的襯底；在所述納米線的表面上沉積電介質(zhì)層；在所述納米線上沉積一個(gè)或多個(gè)納米線接觸；在所述納米線上沉積一種材料以形成納米線復(fù)合材料；和從所述襯底上分離所述納米線復(fù)合材料。還提供一系列方法以獲取納米線。在一個(gè)實(shí)施方案中，其方法包括使具有需要部分和犧牲部分的納米線生長。需要部分具有與犧牲部分不同的性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲部分是合金并且需要部分不是合金。在另一個(gè)實(shí)施方案中，以不同于需要部分的方式摻雜犧牲部分。使用濕蝕刻劑有差別地除去納米線的犧牲部分。實(shí)例濕蝕刻劑以遠(yuǎn)大于需要部分的速率刻蝕掉納米線的犧牲部分。結(jié)果，可以制備具有一致長度的納米線。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使硅納米線在硅襯底上生長，其中在納米線中硅的取向與在該襯底中硅的取向不同。例如，在硅納米線中的原子可以具有111的米勒指數(shù)，而在襯底中的硅原子可以具有100的米勒指數(shù)。如在前述情況下，可以使用濕蝕刻劑有差別地除去硅襯底的部分以釋放納米線。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供用于將納米線從一個(gè)襯底轉(zhuǎn)移到另一個(gè)襯底的方法。使用所述方法可以例如，將納米線從納米線生長襯底轉(zhuǎn)移到器件襯底上。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括使用不粘涂層如TEFLON涂覆轉(zhuǎn)移表面。然后，可以將轉(zhuǎn)移表面壓在附著在納米線生長襯底上的納米線上。所述納米線粘住具有不粘涂層的轉(zhuǎn)移表面。然后，將所述轉(zhuǎn)移表面定位在器件襯底上，并且向所述轉(zhuǎn)移表面的背面施加壓力以將納米線釋放到器件表面上。在備選的實(shí)施方案中，可以使用不粘涂層將轉(zhuǎn)移表面形成圖案，以與器件襯底上將要放置納米線的區(qū)域匹配。在類似的備選實(shí)施方案中，不粘涂層可以分布在整個(gè)轉(zhuǎn)移表面上，并且可以以圖案方式將壓力置于轉(zhuǎn)移表面的背面上以將納米線釋放到器件襯底的特定區(qū)域上。在另外的實(shí)施方案中，公開了用于獲取并轉(zhuǎn)移納米線的方法，該方法包括提供如下襯底材料，所述襯底材料具有附著到頂面上的一根或多根納米線；提供在所述襯底的頂面上取向的轉(zhuǎn)移襯底；將壓力施加到所述轉(zhuǎn)移襯底上以使該轉(zhuǎn)移襯底與所述一根或多根納米線接觸；將所述一根或多根納米線從所述襯底轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移襯底上；和除去所述轉(zhuǎn)移襯底。在該實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移襯底可以是撓性聚合物并且可以使用探針施加壓力。在實(shí)施方案中，可以加熱探針或者可以加熱襯底。下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明另外的實(shí)施方案、特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和操作。


參考附圖描述本發(fā)明。在附圖中，類似標(biāo)記表示相同或功能類似的元件。其中元件首次出現(xiàn)的附圖由相應(yīng)標(biāo)記中最左邊的數(shù)字表示。圖IA是單晶半導(dǎo)體納米線圖。圖IB是根據(jù)芯-殼結(jié)構(gòu)摻雜的納米線圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，使用Si前體的組合制備納米線的方法的流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，使用Si前體的組合制備納米線的方法的流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于納米線合成的方法的流程圖。圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的納米線合成容器的圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于摻雜納米線的方法的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案用于減少在納米結(jié)構(gòu)上的懸空鍵表面狀態(tài)的方法的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案涂覆有犧牲層的納米線圖。圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的納米線處理圖。圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案在轉(zhuǎn)移之后的納米線處理圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，使用犧牲部分獲取納米線的方法的流程圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案具有犧牲部分的納米線圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，通過PN結(jié)的監(jiān)測獲取納米線的方法的流程圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在納米線生長襯底上使用犧牲金屬層獲取納米線的方法。圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在納米線生長襯底上的犧牲金屬層上生長的納米線圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在使用非Si襯底時(shí)獲取Si納米線的方法的流程圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，當(dāng)使用具有不同取向的納米線生長襯底時(shí)獲取具有一個(gè)取向的納米線的方法的流程圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在具有不同取向的納米線生長襯底上生長的具有一個(gè)取向的納米線圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，用于將納米線從第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底上的方法的流程圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，用于將納米線從具有圖案式涂層的第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底上的方法的流程圖。圖20A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，具有納米線的第一襯底和轉(zhuǎn)移襯底的圖。圖20B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，器件襯底和轉(zhuǎn)移納米線的轉(zhuǎn)移襯底的圖。圖21是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的探針納米線轉(zhuǎn)移方案的圖示。圖22是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的整體納米線轉(zhuǎn)移的圖示。圖23A是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在轉(zhuǎn)移之前具有電場取向的納米線的襯底的透射電子顯微照片。圖2 是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在轉(zhuǎn)移之后保留在襯底上的納米線的透射電子顯微照片。
圖23C是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在轉(zhuǎn)移之后的轉(zhuǎn)移襯底上的納米線的透射電子顯微照片。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該理解在此顯示和描述的具體實(shí)施是本發(fā)明的實(shí)施例并且不意在以任何方式另外限制本發(fā)明的范圍。當(dāng)然，為簡短起見，在此不會(huì)詳細(xì)描述常規(guī)電子儀器、制備、半導(dǎo)體器件和納米線(NW)、納米棒、納米管和納米帶技術(shù)以及所述系統(tǒng)的其它功能方面(和系統(tǒng)的各個(gè)工作元件的元件)。此外，為簡短起見，在此將本發(fā)明頻繁地描述為涉及納米線。應(yīng)該理解盡管頻繁地提到納米線，但是在此描述的技術(shù)還適用于其它納米結(jié)構(gòu)如納米棒、納米管、納米四角錐體、納米帶和/或它們的組合。還應(yīng)該理解在此描述的制備技術(shù)可以用于形成任何半導(dǎo)體器件類型和其它電子元件類型。此外，所述技術(shù)可適于在電氣系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、消費(fèi)電子儀器、工業(yè)電子儀器、無線系統(tǒng)中的應(yīng)用、空間應(yīng)用或任何其它應(yīng)用。如在此所用，“長寬比”是納米結(jié)構(gòu)的第一軸的長度除以該納米結(jié)構(gòu)的第二軸和第三軸的長度的平均值，其中第二軸和第三軸是長度彼此幾乎完全相等的兩根軸。例如，理想棒的長寬比應(yīng)該是其長軸長度除以垂直(其法線)該長軸的橫截面的直徑。當(dāng)涉及納米結(jié)構(gòu)而使用時(shí)，術(shù)語“異質(zhì)結(jié)構(gòu)”指其特征在于至少兩種不同和/或可區(qū)別的材料類型的納米結(jié)構(gòu)。典型地，納米結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域包含第一材料類型，而該納米結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域包含第二材料類型。在某些實(shí)施方案中，納米結(jié)構(gòu)包含第一材料的芯和至少一層第二(或第三等)材料的殼，其中不同材料類型徑向分布于例如納米線長軸、枝狀納米晶體的臂的長軸或納米晶體中心的周圍。殼不必完全覆蓋相鄰材料以被認(rèn)為是殼或者對納米結(jié)構(gòu)而言以被認(rèn)為是異質(zhì)結(jié)構(gòu)。例如，特征在于一種材料的芯被小島狀第二材料覆蓋的納米晶體是異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施方案中，不同材料類型分布于納米結(jié)構(gòu)中的不同位置。例如，材料類型可以沿著納米線的主(長)軸或者沿著枝狀納米晶體的臂的長軸分布。在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的不同區(qū)域可以包含完全不同的材料，或者不同區(qū)域可以包含一種基體材料。如在此所用，“納米結(jié)構(gòu)”是具有至少一個(gè)區(qū)域或特征尺寸的結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)區(qū)域或特征尺寸具有小于約500nm的尺寸，例如小于約200nm、小于約lOOnm、小于約50nm 或甚至小于約20nm。典型地，所述區(qū)域或特征尺寸應(yīng)該是沿著所述結(jié)構(gòu)的最小軸。這些結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括納米線、納米棒、納米管、枝狀納米晶體、納米四角錐體、三角架、二角架，納米晶體、納米點(diǎn)、量子點(diǎn)、納米顆粒、枝狀四角錐體(例如無機(jī)樹枝狀聚合物)等。納米結(jié)構(gòu)的材料性能可以是基本上均一的或者在某些實(shí)施方案中可以是不均一的(例如異質(zhì)結(jié)構(gòu))。 納米結(jié)構(gòu)可以是，例如基本上晶體、基本上單晶、多晶、非晶的或它們的組合。在一個(gè)方面中，納米結(jié)構(gòu)三維的每一個(gè)具有小于約500nm的尺寸，例如小于約200nm、小于lOOnm、小于約50nm或甚至小于約20nm。如在此所用，術(shù)語“納米線”通常指任何伸長的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料(或在此描述的其它材料)，其包含小于500nm且優(yōu)選小于IOOnm的至少一個(gè)橫截面尺寸，并且具有大于 10，優(yōu)選大于50且更優(yōu)選大于100的長寬比(長度寬度)。本發(fā)明的納米線的材料性能可以是基本上均一的或者在某些實(shí)施方案中可以是不均一的(例如納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu))。納米線可以從基本上任何常規(guī)材料制備且可以是例如基本上晶體、基本上單晶、多晶或非晶的。納米線可以具有可變直徑或可以具有基本上均一的直徑，即在最大變化的區(qū)域和至少5nm(例如至少10nm、至少20nm或至少50nm)的線性尺寸內(nèi)，直徑的方差小于約20% (例如小于約10%、小于約5%或小于約)。典型地，遠(yuǎn)離納米線端部(例如在納米線中央的20^^40^^50%,或80%)評估直徑。在其長軸的整個(gè)長度或其一部分內(nèi)，納米線可以是直的或可以是例如曲線形或彎曲的。在某些實(shí)施方案中，納米線或其部分可以具有二或三維量子限制。根據(jù)該發(fā)明的納米線可以確切排除碳納米管，并且在某些實(shí)施方案中排除“須”或“納米須”，特別是具有大于IOOnm或大于約200nm 的直徑的須。這些納米線的實(shí)施例包含如在出版的國際專利申請?zhí)朩O 02/17362、W0 02/48701 和TO 01/03208中所述的半導(dǎo)體納米線，碳納米管和其它類似尺寸的伸長的導(dǎo)電或半導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，這些通過參考結(jié)合在此。如在此所用，術(shù)語“納米棒”指類似納米線但具有小于納米線的長寬比(長度寬度)的任何伸長的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料(或在此描述的其它材料)。應(yīng)指出可以將兩根或兩根以上納米棒沿著其縱軸連接在一起，使得連接的納米棒橫跨電極之間的全部路程。備選地，可以將兩根或兩根以上納米棒沿著其縱軸基本上排成直線但是不連接在一起，使得在所述兩根或兩根以上納米棒的端部之間存在小間隙。在此情況下，電子可以通過從一根納米棒跳躍到另一根以橫渡小間隙，從一根納米棒流到另一根上。所述兩根或兩根以上納米棒可以基本上排列成直線，使其形成通道，通過該通道電子可以在電極之間移動(dòng)。可以使用多種納米線、納米棒、納米管和納米帶材料，包括選自例如選自下列各項(xiàng)的半導(dǎo)體材料和兩種或兩種以上這些半導(dǎo)體的適當(dāng)組合Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包括鉆石)、P、B-C、B-P (BP6)、B-Si、Si-C, Si-Ge, Si-Sn 和 Ge_Sn、SiC、BN/BP/BAs、AIN/AlP/AlAs/ AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/ HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO、PbS、PbSe、 PbTe, CuF, CuCl、CuBr、CuI, AgF, AgCl, AgBr, AgI, BeSiN2, CaCN2, ZnGeP2, CdSnAs2, ZnSnSb2, CuGeP3、CuSi2P3、(Cu, Ag) (Al, Ga, In, Ti, Fe) (S, Se, Te)2、Si3N4、Ge3N4、Al203、(Al, Ga, In)2 (S, Se, Te)3、Al2CO0還可以從其它材料如金屬如金、鎳、鈀、銥(iradium)、鈷、鉻、鋁、鈦、錫等，金屬合金，聚合物，導(dǎo)電聚合物，陶瓷和/或它們的組合?？梢允褂闷渌壳耙阎蛞院箝_發(fā)的導(dǎo)電或半導(dǎo)體材料。在某些方面中，半導(dǎo)體可以包含來自下列的摻雜劑來自周期表的III族的P型摻雜劑；來自周期表的V族的η型摻雜劑；選自Β、Α1和h的P型摻雜劑；選自P、As和Sb的 η型摻雜劑；來自周期表的II族的ρ型摻雜劑；選自Mg、Zn、Cd和Hg的ρ型摻雜劑；來自周期表的IV族的ρ型摻雜劑；選自C和Si的ρ型摻雜劑；或者選自Si、Ge、Sn、S、k和Te 的η型摻雜劑?？梢允褂闷渌壳耙阎蛞院箝_發(fā)的摻雜劑材料。另外，所述納米線或納米帶可以包括碳納米管或由導(dǎo)電或半導(dǎo)電的有機(jī)聚合物材料(例如并五苯和過渡金屬氧化物)形成的納米管。在此，盡管為了說明目的在此說明書通篇提到術(shù)語“納米線”，但是意圖在于在此說明書還包括納米管(例如具有在其軸向上穿過形成的中空管的納米線狀結(jié)構(gòu))的使用。 可以與在此描述納米線一樣以納米管的組合/薄膜的形式，單獨(dú)或與納米線組合形成納米管以提供在此描述的性能和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該理解在此進(jìn)行的空間描述(例如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”等)只是為了說明性目的，并且可以以任何取向或方式在空間上安置本發(fā)明的器件。納米線的種類及其合成圖1說明了單晶半導(dǎo)體納米線芯(此后稱為“納米線”)100。圖IA顯示了納米線100，即均勻摻雜的單晶納米線?？梢砸酝耆煽氐姆绞綄⑦@種單晶納米線摻雜成P-或 η-型半導(dǎo)體。摻雜的納米線如納米線100具有提高的電子學(xué)性能。例如，可以摻雜這種納米線使其具有可與塊體單晶材料相比的載流子遷移率。圖IB顯示了根據(jù)芯-殼結(jié)構(gòu)摻雜的納米線110。如圖IB中所示，納米線110具有摻雜表面層112，摻雜表面層112可以具有變化的厚度，包括只是納米線110表面上的分子單層。對于ρ型摻雜線，絕緣殼的價(jià)帶可低于芯的價(jià)帶，或者對于η型摻雜線，殼的導(dǎo)帶可高于芯。通常，芯納米結(jié)構(gòu)可以由任何金屬或半導(dǎo)體材料制成，并且殼可以由相同或不同材料制成。例如，第一芯材料可以包含第一半導(dǎo)體，所述第一半導(dǎo)體選自II-VI族半導(dǎo)體、 III-V族半導(dǎo)體、IV族半導(dǎo)體和它們的合金。類似地，殼的第二材料可以包含與第一半導(dǎo)體相同或不同的第二半導(dǎo)體，例如所述第二半導(dǎo)體選自II-VI族半導(dǎo)體、III-V族半導(dǎo)體、IV 族半導(dǎo)體和它們的合金。半導(dǎo)體實(shí)例包括但不限于^(^6丄(11^、11^、11^8丄(13、&^、&1^5、 ZniTe、HgTe、GaN, GaP, GaAs、GaSb、InSb, Si、Ge、AlAs、AlSb、PbSe、PbS 和 PbiTe。如上指出， 金屬材料如金、鉻、錫、鎳、鋁等及其合金可以用作芯材料，并且可以使用適宜的殼材料如二氧化硅或其它絕緣材料外涂覆金屬芯。采用可適合不同材料的多種便利方法中的任何一種方法，可以制備納米結(jié)構(gòu)并且可以控制其尺寸。例如，在例如下列文獻(xiàn)中描述了各種組成的納米晶體的合成Peng 等，(2000) “ Shape Control of CdSe NanocrVstals，，Nature 404,59-61 ； Puntes 等，(2001) “Colloidal nanocrystal shape and size control :The case of cobalt”Science291，2115-2117 ；Alivisatos 等的 USPN 6，306，736(2001 年 10 月 23 日)， 題巨:"Process for forming shaped group III-V semiconductor nanocrystals, and product formed using process，，；Alivisatos 等的 USPN 6，225，198 UOOl 年 5 月 1 日)， 題巨:"Process for forming shaped group II-VI semi conductor nanocrystals, and product formed using process" ；Alivisatos USPN 5, 505, 928(1996 ^4^9 日)，題目"Preparation of III-V semi conductor nanocrystals，，；Alivisatos 等的 USPN 5，751，018(1998 年 5 月 12 日)，題目"Semiconductor nanocrystals covalently bound to solid inorganic surfaces using self—as sembled monolayers" ；Gallagher 等的 USPN 6, 048, 616(2000 年 4 月 11 日)，題目"Encapsulated quantum sized doped semiconductor particles and method of manufacturing same，，；禾口 Weiss 等的 USPN5, 990，479(1999 年 11 月 23 日)，題目“0rganoluminescent semi conductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes，，。在例如下列文獻(xiàn)中描述了具有各種長寬比的納米線，包括具有可控直徑的納米線的生長:Gudiksen 等，(2000) “Diameter-selective synthesis of semiconductornanowires，，J. Am. Chem. Soc. 122,8801-8802 :Cui 等,(2001) "Diameter-controlled synthesis of single-crystal silicon nanowi res，，Appl. Phys. Let t. 78，2214-2216 ； Gudiksen 等，(2001) "Synthetic control of the diameter and length of single crystal semiconductor nanowires，，J. Phys. Chem. B 105，4062-4064 ；Morales 等， (1998) “A laser ablation method for the synthesis of crystalline semiconductor nanowi res，，Science 279，208-211 ;Duan 等，(2000) "General synthesis of compound semiconductor nanowires，，Adv. Mater. 12，298-302 ；Cui 等，(2000) "Doping and electrical transport in silicon nanowires，，J. Phys. Chem. B 104，5213-5216 ； Peng 等，(2000) "Shape control of CdSe nanocrystals，，Nature 404,59-61 ； Puntes 等，(2001) “Colloidal nanocrystal shape and size control :The case of cobalt”Science291，2115-2117 ；Al ivi satos 等的 USPN 6，306，736 OOOl 年 10 月 M 日)， 題目“Process for forming shaped group III-V semiconductor nanocrystals, and product formed using process" ；Alivisatos USPN 6, 225, 198(2001 ^5^ 10)， 題目“Process for forming shaped group II-VI semi conductor nanocrystals, and product formed using process，，；Lieber 等的 USPN 6，036，774Q000 年 5 月 14 日)，題目"Method of producing metal oxide nanorods" ；Lieber USPN 5,897,945(1999 年 4 月 27 日)，題目“Metal oxide nanorods" ；Lieber 等的 USPN5，997，832 (1999 ^ 12 ^ 7 0 ) "Preparation of carbide nanorods" ；Urbau 等,(2002) "Synthesis of single-crystalline perovskite nanowires composed of barium titanate and strontium titanate ” J. Am. Chem. Soc.，124，1186 禾口 Yun 等，(2002) "Ferroelectric Properties of Individual Barium Titanate Nanowires Investigated by Scanned Probe Microscopy，，Nanoletters 2，447。在例如下列文獻(xiàn)中描述了枝狀納米線(例如納米四角錐體、三角架、二角架和枝狀四角錐體)的生長 Jun 等，Q001) "Cont rolled synthesis of multi-armed CdS nanorod architectures using mono surfactant system，，J. Am. Chem. Soc. 123, 5150-5151 ；禾口 Manna 等，(2000) "Synthesis of Soluble and Processable Rod-, Arrow-, Teardrop-, and Tetrapod-Shaped CdSe Nanocrystals,> J. Am. Chem. Soc. 122， 12700-12706。在例如下列文獻(xiàn)中描述了納米顆粒的合成=ClarkJr.等的USPN5，690，807(1997 年 11 月 25 日)，題目"Method for producing semiconductor particles" ；El-Shall 等的 USPN 6, 136, 156(2000 年 10 月 24 日)，題目“Nanoparticles of silicon oxide alloys，，；Ying 等的 USPN 6，413，489 (2002 年 7 月 2 日)，題目:"Synthesis of nanometer-sized particles by reverse micelle mediated techniques，，；禾口 Liu 等， (2001)‘‘Sol_Gel Synthesis of Free-Standing Ferroelectric Lead Zirconate Titanate Nanopartic 1 es" J. Am. Chem. Soc. 123，4344。在上述關(guān)于納米晶體、納米線和枝狀納米線的生長的引用中還描述了納米顆粒的合成，其中生成的納米結(jié)構(gòu)具有小于約1. 5的長寬比。在例如下列文獻(xiàn)中描述了芯-殼納米結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，即納米晶體和納米線(例如納米棒)芯-殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成Peng等，(1997) "Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS core/shell nanocrystals with photostability andelectronic accessibility，]. Am. Chem. Soc. 119，7019-7029 ；Dabbousi 等，(1997)" (CdSe) ZnS core-shell quantum dots :Synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrysalIites^ J. Phys. Chem. B 101,9463-9475 ；Manna 等， (2002)"Epitaxial growth and photochemical annealing of graded CdS/ZnS shells on colloidal CdSe nanorods，，T. Am. Chem. Soc. 124,7136-7145 和Cao等，(2000)"Growth and properties of semiconductor core/shell nanocrystals with InAs cores，，J. Am. Chem. Soc. 122,9692-9702。類似方法可適用于其它芯-殼納米結(jié)構(gòu)的生長。在例如下列文獻(xiàn)中描述了不同材料沿納米線的長軸分布于不同位置的納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長=Gudiksen 等，Q002) "Growth of nanowire superlattice structures for nanoscale photonics and electronics，，Nature 415,617-620 ； Bjork 等，(2002) “One-dimens ional steeplechase for electrons realized"Nano Letters 2,86-90 ；Wu φ, (2002) "Block-by-block growth of single-crystalline Si/ SiGe superlattice nanowires，，Nano Letters 2,83-86 ；禾口 Empedocles 的美國專利申 it 60/370, 095(2002 ^ 4 ^ 2 H ), H g “Nanowire heterostructures for encoding informations類似方法可適用于其它異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長。使用硅前體的組合的外延取向的納米線生長圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，使用硅前體的組合制備納米線的方法200的流程圖。方法200始于步驟202。在步驟202中，將適宜為金屬催化劑的一個(gè)或多個(gè)成核顆粒沉積在襯底材料上，生成用于納米線生長的成核位置。如步驟204中所示，將成核顆粒加熱至第一溫度并且使成核顆粒與第一前體氣體混合物接觸，生成液體合金小滴并且引發(fā)納米線生長(由標(biāo)注206表示)。在步驟208中，將合金小滴加熱至第二溫度并且使合金小滴與第二前體氣體混合物接觸，使納米線在合金小滴位置生長(由標(biāo)注210表示)直至如步驟214中所示，它們達(dá)到適宜的尺寸和取向。在適宜的實(shí)施方案中，納米線在其上生長的襯底材料為晶體襯底。術(shù)語“晶體襯底”包括任何如下襯底材料，所述襯底材料包含以大的原子距離，典型等于或大于10埃(Λ) 的數(shù)量級(jí)，位于重復(fù)或周期性陣列中的原子。這種晶體襯底可以是多晶或可以包含單晶。適宜地，在本發(fā)明的方法中使用的晶體襯底是硅(Si)。其它適宜的晶體材料包括但不限于 鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、藍(lán)寶石、石英、鍺化硅(SiGe)。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，襯底材料可以包括非晶材料?？稍诒景l(fā)明的實(shí)踐中使用的適宜的非晶襯底材料包括但不限于SiO2、Si3N4和氧化鋁。如圖2中概述，在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法包括首先在襯底材料上沉積成核顆粒。可在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的成核顆粒包括金屬催化劑并且可以是任何如下金屬， 所述金屬既與第一前體氣體混合物又與第二前體氣體混合物反應(yīng)以形成低共熔相。這種混合物具有所有組分均處于溶液狀態(tài)的最低熔點(diǎn)。通過加入前體氣體分子(例如硅)，達(dá)到低共熔相圖上的飽和點(diǎn)，使得半導(dǎo)體顆粒(例如Si)開始從金屬溶液中析出，從而生成生長的納米線?？梢岳^續(xù)前體氣體的連續(xù)加入以使低共熔體飽和，從而產(chǎn)生另外的納米線生長材料。在適宜的實(shí)施方案中，成核顆?？梢允墙饘俅呋瘎┎⑶铱梢园瑏碜灾芷诒淼倪^渡金屬的任何一種，包括但不限于銅、銀、金、鎳、鈀、鉬、鈷、銠、銥、鐵、釕、錫、鋨、錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鉭、鈦、鋯和鎵，包括這些金屬的一種或多種的混合物。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬催化劑可以包含金(Au)膠體(例如Au納米顆粒)或Au膜。在某些這種實(shí)施方案中，可以使用60納米(nm)直徑的金膠體。目的是實(shí)現(xiàn)具有2-4個(gè)顆粒/平方微米 (μπι)之間的密度的金納米顆粒的均勻沉積。關(guān)鍵是使金納米顆粒團(tuán)簇的形成最小化。團(tuán)簇可導(dǎo)致不適宜的更大直徑的納米線生長。旋涂和自組裝法可以用于沉積(見例如，通過參考將其全部內(nèi)容結(jié)合在此的2003年9月30日提交的美國專利申請?zhí)?0/674，060)。旋涂法是相當(dāng)直接的方法。通過改變前體膠體中的金顆粒濃度、硅晶片的表面化學(xué)處理和改變旋轉(zhuǎn)速度可以控制沉積密度。旋涂的缺點(diǎn)可能是金膠體溶液的低利用效率。 如果得到授權(quán)，在生產(chǎn)階段中可以使用循環(huán)方法。自組裝涉及一些已經(jīng)建立好的化學(xué)方法的使用。使用(3-氨基丙基)_三甲氧基硅烷(APTMQ或者(3-巰基丙基)-三甲氧基硅烷(MPTMQ將4英寸氧化硅涂覆晶片的表面功能化，然后將其與60nm的金膠體溶液接觸。金顆粒在表面上組裝。比較兩種不同化學(xué)方法之間的差別，以及可以利用通過控制接觸時(shí)間和接觸溶液中的金顆粒濃度控制金顆粒密度的可能性。還可以通過加熱表面上的金膜涂覆層在襯底表面上形成用于實(shí)踐本發(fā)明的成核顆粒。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明包括將第一前體氣體混合物加熱至如下溫度，在此溫度，1)氣體離解成游離的組分原子，并且2)成核顆粒(例如金屬催化劑)熔融成液體。然后，游離的氣體分子可以擴(kuò)散到金屬催化劑中以形成液體合金小滴。作為化學(xué)氣相沉積 (CVD)，該方法對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是普遍已知的。在本發(fā)明的適宜的實(shí)施方案中，第一前體氣體可以包含如下氣體，所述氣體包含促進(jìn)納米線生長的至少一種原子物種(例如Si)以及幫助納米線在其生長過程中取向的原子物種(例如Cl原子)。例如，第一前體氣體可以選自但不限于Si2H6、SiH4、SiCl4和SiH2Cl2 氣體，優(yōu)選SiCl4或SiH2Cl215將這些Si前體氣體加熱到熱能足以使氣體分子之間的鍵斷開的溫度以上產(chǎn)生游離的 Si 原子。(例如 Si-H 鍵:93kcal/mole, Si-Cl 鍵110kcal/mole，Si-Si 鍵77kcal/ mole,見Μ· Τ. Swihart 和 R. W. Carr, J. Phys. Chem. A 102 :1542-1549 (1998))。假如該溫度還足夠高至使金屬催化劑液化，則游離的S i原子可以擴(kuò)散到金屬中并且產(chǎn)生低共熔相。SiH4 和Si2H6以及SiCl4和SiH2C2氣體的離解溫度分別在約300°C至500°C之間(對于Si2H6和 SiH4)和超過約8000C (對于SiCl4和SiH2Cl2)。在SiCl4或SiH2Cl2的情況下，還可以產(chǎn)生氯原子。SiCl4或SiH2Cl2在載氣(例如H2、H2Ar)的存在下離解成Si和Cl，從而形成HCl。如下面更詳細(xì)地論述，這導(dǎo)致用HCl刻蝕和從Si蒸氣生長之間的競爭。氯幫助除去Si襯底上的界面氧化物，從而導(dǎo)致取向NW生長。然而，因?yàn)樵谳^高溫度(例如約800°C 以上)發(fā)生SiCl4或SiH2Cl2離解成Si和Cl，如果長時(shí)間地將溫度保持在約800°C以上，則更可能發(fā)生金屬催化劑向生長的納米線中的金屬擴(kuò)散。此外，在更高溫度，由于催化劑的熔融增加，更可能發(fā)生金屬催化劑的損失，從而留下更少的(或者沒有)催化劑可用于促進(jìn)納米線生長，從而限制納米線可以生長的長度。 因此，在用SiCl4或SiH2Cl2引發(fā)納米線生長和取向之后，優(yōu)選引入另一種前體氣體混合物 (包含例如Si2H6或SiH4)以接觸金屬催化劑，所述氣體混合物包含在低于第一前體氣體的溫度(但在足夠高的溫度以與金屬催化劑形成低共熔相)分解為Si原子的前體氣體。在本發(fā)明的所有實(shí)施方案中，在納米線生長過程的任一個(gè)的過程中使用的前體氣體混合物還可以包含一種或多種摻雜氣體?？稍诒景l(fā)明的實(shí)踐中使用的合適的摻雜氣體實(shí)例包括但不限于&H6、POCl3和PH3。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，第一前體氣體可以包含SiCljn適宜的載氣如He、Ar 或其它惰性氣體。將該氣體混合物加熱至足夠高的溫度例如約800°C以上，生成游離的Si 和Cl原子。在適宜的這種實(shí)施方案中，第一前體氣體可以包含選自本申請通篇描述那些的一種或多種摻雜劑氣體。在將成核顆粒加熱至約800°C的溫度的同時(shí)，在約20至約50Torr 之間的總壓力，第一前體氣體混合物在襯底材料上沉積的適宜為金屬催化劑顆粒(例如金納米顆粒)的成核顆粒上方通過。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以增加或降低氣體壓力， 從而需要改變離解前體氣體混合物所需的溫度。例如，當(dāng)加熱至適當(dāng)溫度時(shí)，SiCl4可以離解成游離的Si和Cl原子。當(dāng)前體氣體混合物中存在IH6時(shí)，還可以生成B原子。Si和B可以擴(kuò)散到金屬催化劑中并且生成液體合金小滴。當(dāng)前體氣體在金屬催化劑中被溶劑化時(shí)，金屬催化劑和前體氣體的這種低共熔相可以繼續(xù)存在。一旦達(dá)到過飽和，Si/B原子可以析出并且引發(fā)納米線生長。為了繼續(xù)使納米線生長，需要連續(xù)供應(yīng)Si前體氣體和摻雜氣體。然而，長時(shí)間地將溫度保持在約800°C 以上可能導(dǎo)致金屬催化劑擴(kuò)散到生長的納米線中，從而生成阱態(tài)并且降低可以得到的整根納米線的直徑和長度。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，一旦引發(fā)納米線生長(例如使用SiCl4或SiH2Cl2)， 可以換成第二前體氣體(例如SiH4)并且繼續(xù)使納米線生長。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以憑經(jīng)驗(yàn)確定將第二前體氣體引入到體系中的點(diǎn)。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以使用SiH4引發(fā)納米線生長，隨后使用SiCl4或SiH2Cl2作為第二前體氣體，從而允許Cl刻蝕。在某些這種實(shí)施方案中，只要使用的溫度足夠高至允許氣體離解以及Si和摻雜劑擴(kuò)散到液體金屬催化劑中，加入第一前體氣體混合物以引發(fā)納米線生長的第一溫度和使用第二前體氣體混合物繼續(xù)納米線生長的第二溫度可以相同。在其它實(shí)施方案中，為引發(fā)納米線生長使用的第一溫度可以高于為繼續(xù)納米線生長使用的第二溫度。只要使用的溫度足夠高至允許氣體離解以及Si和摻雜劑擴(kuò)散到液體金屬催化劑中，這些溫度可以相差任意度(例如約幾攝氏度到幾十?dāng)z氏度再到幾百攝氏度)。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，一旦適宜地使用約800°C的溫度并且使用SiCl4或 SiH2Cl2作為第一前體氣體引發(fā)納米線生長，可以換成第二前體氣體并且改變溫度以繼續(xù)納米線生長。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以憑經(jīng)驗(yàn)確定將第二前體氣體引入到體系中的點(diǎn)。在某些這種實(shí)施方案中，引發(fā)納米線生長的第一溫度可以高于繼續(xù)納米線生長的溫度。在適宜的實(shí)施方案中，第二前體氣體可以包含SiH4并且可以在約300°C至約500°C的溫度繼續(xù)生長。在某些實(shí)施方案中，第一溫度可以超過第二溫度至少約50°C。在更低溫度繼續(xù)納米線生長降低了金屬催化劑可能擴(kuò)散到生長的納米線中的可能性。本發(fā)明包括在使納米線生長的過程中使用多種前體氣體。例如，使用包含SiCl4W 第一前體氣體，適宜在約800°C的溫度可以引發(fā)納米線生長，然后使用包含SiH2Cl2的第二前體氣體，適宜在約750°C的溫度繼續(xù)使納米線生長。在其它實(shí)施方案中，可以使用SiH2Cl2 作為第一前體氣體。然后，適宜在約300-500°C的溫度，使線與包含例如SiH4或Si2H6的第三前體氣體接觸。如圖2步驟212中所示，在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以在引發(fā)和生長過程中將多種前體氣體引入到納米線中直至納米線達(dá)到在步驟214中顯示的適宜尺寸和取向。倘若只要前體氣體接觸金屬催化劑的溫度高于氣體混合物的離解溫度并且高于使金屬催化劑液化需要的溫度，隨著Si (或如通篇所述的其它適宜的半導(dǎo)體材料)和摻雜劑繼續(xù)從金屬催化劑酌留小滴中析出，線可以繼續(xù)生長。在某些實(shí)施方案中，可以使用SiH4或Si2H6引發(fā)納米線生長，然后使用3比14或 SiH2Cl2繼續(xù)納米線生長，以允許Cl刻蝕在襯底表面上的不適宜位置和取向上生長的Si。 然后，在需要時(shí)可以將前體氣體混合物換回為SiH4或5“禮。在某些這種實(shí)施方案中，只要允許游離的Si原子與液化的金屬催化劑混合，可以將三種氣體的溫度保持相同或者在需要時(shí)可以改變。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，在需要時(shí)可以將游離的Si、Cl或H原子供應(yīng)到生長的納米線上以幫助生長(例如Si)、刻蝕(例如Cl)或氣體離解(例如H)。如通篇所述，在本發(fā)明的方法中使用的前體氣體混合物還可以包含摻雜劑。在本發(fā)明的適宜的實(shí)施方案中，在前體氣體混合物的每一種中可以使用相同的摻雜氣體使納米線生長。在這種實(shí)施方案中，根據(jù)摻雜劑的選擇，整根生成的線可以是P-型或η-型。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以在整個(gè)方法引入不同的摻雜氣體作為不同的前體氣體的組分。例如，可以使用包含η型摻雜劑(例如P、As或Sb)的前體氣體引發(fā)納米線生長，然后使用采用P型摻雜劑(例如Β、Α1或的前體氣體繼續(xù)納米線生長。在其它實(shí)施方案中， 在引發(fā)過程中可以使用P型摻雜氣體，然后在生長過程中可以使用η型摻雜氣體。在其它實(shí)施方案中，當(dāng)改變前體氣體時(shí)，可以在整個(gè)生長過程中多次改變摻雜氣體的種類。因此，生成的納米線在其整個(gè)長度上可以包含幾個(gè)不同的摻雜劑部分。例如，通過本發(fā)明制備的納米線可以包含η-型底部、ρ-型中間部分和η-型頂部或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員預(yù)見的任何適當(dāng)組合。本發(fā)明的這種實(shí)施方案可允許η-型線在P-型襯底上生長，反之亦然。連續(xù)供應(yīng)第二前體氣體混合物(和第三、第四、第五等)可以允許納米線繼續(xù)生長直至希望終止或局部條件變化導(dǎo)致停止。納米線的質(zhì)量依賴于金納米顆粒的質(zhì)量、金納米顆粒在襯底上分布的控制和生長條件，包括溫度、摻雜劑與前體氣體的比率、前體氣體分壓和前體氣體在反應(yīng)器中的停留時(shí)間。在本發(fā)明的適宜的實(shí)施方案中，可以使用計(jì)算機(jī)控制的8"半導(dǎo)體爐實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。在適宜的實(shí)施方案中，可以通過等離子體增強(qiáng)濺射沉積(或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD))和在更低溫度進(jìn)行的方法引入在本發(fā)明的方法的任何一種中引入的各種前體氣體混合物。(見 Hofmann 等，“Gold Catalyzed Growth of Silicon Nanowires by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,，，J. App 1. Phys. 94 :6005-6012 (2003))。 SiCl4或SiH2Cl2在載氣(例如H2、H2Ar)的存在下離解成Si和Cl，從而形成HCl。這導(dǎo)致用HCl刻蝕和從Si蒸氣生長之間的競爭。氯幫助除去Si襯底上的界面氧化物，從而導(dǎo)致取向NW生長。通過刻蝕或者可以形成的AuCl的熱蒸發(fā)，可能發(fā)生金屬催化劑(例如Au) 的損失。在需要促進(jìn)納米線生長時(shí)，在從SiCl4或SiH2Cl2加入氯和/或從不同于SiCl4或 SiH2Cl2來源的來源加入氯氣的情況下，使用PEV⑶使NW在低于約800°C的溫度生長，可以在等離子體中獨(dú)立控制Si和Cl活性物種以提高或抑制刻蝕?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何方法例如二極管、射頻頻率和直流沉積實(shí)現(xiàn)濺射沉積。
由成核顆粒例如金屬(適宜為金)納米顆粒的直徑分布確定本發(fā)明的某些實(shí)施方案的硅納米線的直徑分布?？缮藤彽?0nm的金膠體可以具有士 10%的直徑分布。在納米線中可以得到相同分布。金納米顆?？梢苑至殉筛〉念w粒，從而根據(jù)生長條件，導(dǎo)致更小直徑的納米線?？梢詢?yōu)化生長條件以將這種情況減至最低。在給定的生長條件下，可以通過改變生長時(shí)間控制納米線的長度。硅納米線的結(jié)晶度和摻雜劑濃度也依賴于生長條件。 可以將它們與其它重要的納米線特性一起優(yōu)化和控制。根據(jù)本發(fā)明的方法的任一種制備的納米線可以適宜地生長到襯底材料的平面以外。這種生長包括以相對于襯底的任何角度從襯底材料的平面伸出的納米線。例如，納米線可以相對于襯底材料的平面以約1至90°的角度和在這些值之間的任何角度生長。通過在此描述的方法制備的納米線必須從襯底的平面伸出是本發(fā)明的要求。即，通過本發(fā)明的方法制備的納米線必須從襯底材料的平面延伸至大于單個(gè)分子的尺寸的距離。由此，根據(jù)本發(fā)明制備的納米線區(qū)別于如薄膜和量子點(diǎn)的如下結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在襯底材料的表面上伸展，而不是以如下方式生長從襯底材料的平面伸出超過例如單個(gè)Si分子的原子直徑的距
1 O適宜地，根據(jù)本發(fā)明的方法的任一種制備的納米線可以從襯底材料的平面伸出， 達(dá)到約IOOnm至小于Ιμπι的最終長度。在適宜的這種實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明制備的納米線可以達(dá)到幾百nm的最終長度。本發(fā)明的納米線的直徑可以適宜為至少Inm至小于1 μ m。 為了在電子器件中使用，本發(fā)明的納米線可以具有約幾個(gè)納米至幾百nm的直徑，以適宜通過將線置于塑料襯底中充當(dāng)導(dǎo)電介質(zhì)，允許在電子器件中將其獲取和使用(見在2003年8 月4日提交的美國申請?zhí)?0/491,979，為描述納米線的獲取，通過參考將其結(jié)合在此)。在本發(fā)明的適宜的方案中，當(dāng)在晶體襯底(無論是多晶還是單晶)上生長時(shí)，納米線可以優(yōu)選在外延取向上生長。然而，本發(fā)明還包括其中納米線不在外延取向上生長的在晶體襯底上的生長。如在此所用，在其涉及納米線生長時(shí)，術(shù)語外延指納米線具有與在其上生長的襯底材料相同的晶體特性。例如，襯底材料的取向可以是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何晶體取向，包括但不限于<111>、<110>、<100>和<211>。于是，在適宜的實(shí)施方案中，通過本發(fā)明的方法制備的納米線可以在任何晶體取向上并且適宜在與襯底材料相同的取向上，包括通篇描述和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的這些取向上生長。如通篇所述，可以在本發(fā)明的方法中使用的適宜的前體氣體包含SiCl4和 SiH2Cl20這些氣體的離解生成在氣相中的游離氯離子(Cl)。這些氯離子和/或從單獨(dú)來源的氯氣源引入的另外的氯離子在優(yōu)先為<111>取向的取向上對生長的Si納米線產(chǎn)生刻蝕作用。在本發(fā)明的其它適宜的實(shí)施方案中，襯底材料的晶體平面可以偏離0°水平面的軸。在這種襯底材料的表面上生長的納米線可以以如下角度從襯底材料伸出線可與晶體平面正交(即與晶體平面成90° )或者可以偏離相對晶體平面的軸使其可以與0°水平面正交。在使用非晶襯底的本發(fā)明的實(shí)施方案中，因?yàn)榉蔷Р牧喜话w取向，根據(jù)本發(fā)明的方法制備的納米線可以不外延生長。然而，如上所指出，在這種襯底上生長的納米線可以以相對水平面的任何角度從該襯底伸出。本發(fā)明的方法制備可在空間中的兩點(diǎn)之間傳輸電子的納米線，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)移電荷的作用。以這種方式，本發(fā)明的納米線還區(qū)別于納米點(diǎn)，并且在其尺寸和取向上區(qū)別于半導(dǎo)體膜。在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖3中所概述，本發(fā)明提供無需初始金屬催化劑的制備納米線的方法。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，無需初始金屬催化劑，使用Si前體的組合制備納米線的方法的流程圖。方法300始于步驟302。在步驟302中，使襯底材料羥基化以產(chǎn)生成核位置。在步驟304中，使襯底材料與第一前體氣體混合物接觸，在該襯底材料表面上生成一個(gè)或多個(gè)核(由標(biāo)注306表示)。在步驟308中，使核與第二前體氣體混合物接觸，使得納米線在所述一個(gè)或多個(gè)核的位置生長(由標(biāo)注310表示)直至達(dá)到適宜尺寸和取向(由步驟314表示)°本發(fā)明的方法無需使用金屬催化劑提供納米線成核位置，從而消除由于金屬擴(kuò)散到生長的納米線中造成的問題和擔(dān)心。De Salvo等描述了用于制備納米點(diǎn)形式的納米晶體的類似方法("How far will Silicon nanocrystals push the scaling limits of NVMs technologies ？ , " IEEE Proceeding, Session 26，第 1 頁 Q003))，但是該方法沒有擴(kuò)展到如本發(fā)明中的納米線的制備。如通篇所述，任何適宜的襯底材料可以用于本發(fā)明的方法。適宜地，襯底材料可以是晶體，包含多晶和單晶襯底。在某些實(shí)施方案中，在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的襯底材料可以包含硅。在本發(fā)明的其它適宜的實(shí)施方案中，襯底材料可以是非晶材料，包括但不限于 Si02、Si3N4或氧化鋁。通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何適宜的方法，可以產(chǎn)生本發(fā)明的這些實(shí)施方案中的襯底材料的羥基化。例如，通過使用稀釋HF溶液化學(xué)處理襯底材料可以產(chǎn)生本發(fā)明的襯底材料的羥基化。在襯底材料表面上產(chǎn)生羥基，生成Si或其它半導(dǎo)體材料的成核點(diǎn)以沉積并引發(fā)納米線生長。在羥基化之后，使襯底材料與一種或多種前體氣體混合物接觸以允許成核和引發(fā)納米線生長。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何前體氣體混合物都可以用在本發(fā)明的方法中，并且可適宜地包含摻雜劑。在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的前體氣體實(shí)例包含但不限于使襯底表面上顆粒成核的SiH4、Si2H6、SiCl4和SiH2Cl2，優(yōu)選SiH4、Si2H6，并且在適宜的實(shí)施方案中，還可以包含摻雜劑例如但不限于&H6、P0C13和PH3。納米線的離解和成核的溫度依賴于如通篇所述的前體氣體混合物的離解溫度。在適宜的實(shí)施方案中，該溫度至少是約300°C， 但基于如通篇所述的前體氣體混合物的離解溫度將其優(yōu)化。在某些實(shí)施方案中，第一前體氣體混合物可以包含SiH4。在成核和引發(fā)生長之后，使襯底材料與如通篇所述的一種或多種第二前體氣體混合物接觸，所述第二前體氣體混合物可適宜地包含SiH4、Si2H6, SiCl4或SiH2Cl2，優(yōu)選SiCl4 或SiH2Cl2,并且還可以包含&H6、P0C13或PH3。在某些實(shí)施方案中，第二前體氣體混合物可以包含SiCl4或SiH2Cl215在晶體襯底上生長時(shí)，作為由如上所述離解的Cl刻蝕的結(jié)果，使用這些前體氣體可允許在<111>取向上生長。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，如圖3的步驟 312所示，只要前體氣體的一種或多種能夠使襯底表面上的顆粒成核，并且一種或多種前體氣體幫助納米線在生長過程中取向(例如通過刻蝕)，在引發(fā)和生長過程中可將若干前體氣體引入納米線。還假如只要線接觸金屬催化劑的溫度高于氣體混合物的離解溫度，線可以繼續(xù)生長。在其它實(shí)施方案中，如通篇所述，可以將游離的H、C1或Si原子加入到生長的納米線中。如通篇所述，可以使用本發(fā)明的方法制備包含各種摻雜劑和在納米線整個(gè)長度上這些摻雜劑的不同區(qū)域的納米線。盡管本發(fā)明還包括晶體襯底上的生長不是外延的實(shí)施方案，但是在使用晶體襯底的本發(fā)明的實(shí)施方案中，制備的納米線優(yōu)選在外延取向上生長。如通篇所述，本發(fā)明的方法制備從襯底材料的平面生長且伸出的納米線。由此，本發(fā)明的納米線不同于納米點(diǎn)，所述納米點(diǎn)不在這種取向上生長而是留在襯底材料的平面內(nèi)。通過提供從襯底材料的平面伸出的 Si結(jié)構(gòu)，本發(fā)明允許如通篇所述可用于傳輸電荷的納米線的制備。在一個(gè)實(shí)施方案中，用于制備納米線的方法包括使襯底材料羥基化；使所述襯底材料與第一前體氣體混合物接觸，所述第一前體氣體混合物包含能夠在所述襯底材料的表面上形成一個(gè)或多個(gè)成核顆粒的第一前體氣體；使所述一個(gè)或多個(gè)成核顆粒與第二前體氣體混合物接觸，所述第二前體氣體混合物包含幫助生長的納米線取向的至少一種原子物種；和使納米線在所述一個(gè)或多個(gè)成核顆粒的位置生長。在該實(shí)施方案的一個(gè)方面中，第一前體氣體混合物包含SiH4或Si2H6。在該實(shí)施方案的另一個(gè)方面中，第二前體氣體混合物包含SiCl4或SiH2Cl215在該實(shí)施方案的另一個(gè)方面中，第二前體氣體混合物包含來自不同于 SiCl4或SiH2Cl2氣源的獨(dú)立的氯氣來源的氯氣。根據(jù)該方法可以制備納米線。還可以制備包含通過該方法制備的納米線的電子電路。本發(fā)明還提供通過本發(fā)明的方法的任一種制備的納米線。如通篇所述，通過本發(fā)明的方法制備的納米線可以適宜地具有至少約IOOnm的長度和至少約Inm至小于約Ιμπι 的直徑，并且可以在其整個(gè)長度上包含各種摻雜劑(即，P-和η-型區(qū)域)。本發(fā)明還提供包含根據(jù)本發(fā)明的方法的任一種制備的納米線的電子電路。適宜地，根據(jù)本發(fā)明的方法制備的納米線集合是可用于高性能電子儀器的砌塊。在基本上相同方向上取向的納米線集合可以具有高遷移率值。此外，可以將納米線在溶液中柔韌地處理以允許低廉的制備?？梢匀菀椎厥辜{米線集合從溶液中組裝在任何類型的襯底上以得到納米線薄膜。例如，可以形成在半導(dǎo)體器件中使用的納米線薄膜，使其包含2、5、10、100根和在這些數(shù)量之間或大于這些數(shù)量的任何其它數(shù)量的納米線，以在高性能電子儀器中使用。當(dāng)與可柔韌地旋涂在任何類型的襯底材料上的聚合物/材料如有機(jī)半導(dǎo)體材料組合時(shí)，本發(fā)明的納米線還可以用于制備高性能復(fù)合材料。納米線/聚合物復(fù)合材料可以提供優(yōu)于純聚合物材料的性能。下面提供關(guān)于納米線/聚合物復(fù)合材料的更多細(xì)節(jié)。可以將本發(fā)明的納米線集合或薄膜排列成相互基本上平行，或者可以任其不排列成行或隨機(jī)。非排列的納米線集合或薄膜提供與多晶硅材料相當(dāng)或更優(yōu)的電子學(xué)性能，所述多晶硅材料典型地具有在l-10cm2/V · s的范圍內(nèi)的遷移率值?？梢砸愿鞣N方式獲得本發(fā)明的排列的納米線薄膜。例如，可以通過如下技術(shù)制備排列的納米線薄膜(a)Langmuir-Blodgett膜排列；(b)流體流動(dòng)法，例如2002年9 月10日提交且通過參考將其全部內(nèi)容結(jié)合在此的美國序列號(hào)10/239，000(律師備案號(hào) 01-000540)中所述；和(c)施加機(jī)械剪切力。例如，可以通過以下方法使用機(jī)械剪切力 將納米線放置在第一和第二表面之間，然后在相反方向上移動(dòng)第一和第二表面以排列納米線。使用這些技術(shù)，隨后將適宜的聚合物旋涂在生成的納米線薄膜上，可以得到排列的納米線/聚合物復(fù)合材料薄膜。例如，可以以液體聚合物溶液的形式沉積納米線，然后可以根據(jù)
19這些或其它排列方法中的一種進(jìn)行排列，然后可以將排列的納米線固化(例如UV固化、交聯(lián)等)。還可以通過機(jī)械拉伸任意取向的納米線/聚合物復(fù)合材料薄膜得到排列的納米線 /聚合物復(fù)合材料薄膜?？梢詥为?dú)制備通過本發(fā)明的方法制備的ρ-摻雜納米線和η-摻雜納米線，并將其以均勻的混合物形式沉積在表面如宏觀電子襯底上。在宏觀水平上，生成的材料顯得包含高濃度的η-和ρ-摻雜劑。通過生成ρ-和η-摻雜納米線的這種混合物，可以制造作出既像η-摻雜又像ρ-摻雜的響應(yīng)的宏觀電子器件。例如，生成的包含η-摻雜和P-摻雜納米線的納米線薄膜可以既具有η-摻雜又具有P-摻雜納米線的特性。例如，可以制造二極管、 晶體管和其它已知電子器件使其包含P-摻雜納米線和η-摻雜納米線的組合。使用在此所述的納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過本發(fā)明的方法制備的納米線還可以用于制造電子器件如ρ-η 二極管、晶體管和其它電子器件類型。納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)包含沿納米線的長度的多個(gè)ρ-η結(jié)且可以包含被不同摻雜的沿其長度的交替部分或片段。用于納米線合成的方法圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于納米線合成的方法400的流程圖。如圖 4Α中所述，方法400提供使用合成容器455的納米線合成方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成容器455是密封的石英管。合成容器455可以是但不限于管、移液管等?？梢愿淖兒铣扇萜?455的尺寸滿足用戶具體的生產(chǎn)需要。在實(shí)驗(yàn)室級(jí)的操作中，合成容器455的尺寸，就長度而言，典型地在6至18英寸的范圍內(nèi)變化，并且就直徑而言，在0.5至1英寸的范圍內(nèi)變化。 方法400始于步驟410。在步驟410中，粒狀前體材料位于溫度Tl的合成容器一端。例如， 參考圖4Α，前體材料470位于合成容器455的端部460。粒狀前體材料實(shí)例可以包括但不限于Si、CdS*GaN。Tl可以與粒狀前體材料類型有關(guān)。例如，如果粒狀前體材料是CdS， 則Tl可以在約800至950°C的范圍內(nèi)。在該實(shí)施例中，如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于在此的教導(dǎo)可以知道，T2應(yīng)該小于Tl約50°C，其中基于傳輸機(jī)制和傳輸試劑具有一些變化。在步驟420中，襯底承載的催化劑顆粒位于溫度T2的合成容器的另一端。例如， 參考圖4A，襯底470承載的催化劑顆粒位于合成容器455的端部465。在實(shí)施例的實(shí)施方案中，催化劑顆粒在Si用作粒狀前體材料時(shí)可以包含Au，并且在GaN用作粒狀前體材料時(shí)可以包含Ni。在步驟430中，將材料從合成容器的一端傳輸?shù)搅硪欢恕Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施方案中，使用熱蒸發(fā)將粒狀前體材料如粒狀前體材料470傳輸?shù)饺萜鞯牧硪欢?。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 可以使用化學(xué)蒸氣傳輸試劑傳輸粒狀前體材料。化學(xué)蒸氣傳輸試劑可以包括但不限于氯、 碘和溴。在步驟440中，傳輸試劑與粒狀前體材料反應(yīng)以形成納米線。特別是，傳輸試劑與 Tl的粒狀前體材料反應(yīng)以形成揮發(fā)性化合物，所述揮發(fā)性化合物可以擴(kuò)散到催化劑顆粒表面并分解以使納米線在T2生長。同時(shí)，傳輸試劑重新生成并且準(zhǔn)備另一個(gè)循環(huán)以制備更多納米線。生長循環(huán)可以繼續(xù)直至該過程終止。用于納米線摻雜的方法圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于摻雜納米線的方法500的流程圖。方法 500類似于方法400，不同之處在于使用與方法400類似的步驟摻雜納米線，代替如方法400 中所實(shí)施的納米線合成。方法500始于步驟510。在步驟510中，摻雜劑前體材料位于溫度Tl的合成容器一端。摻雜劑前體材料實(shí)例可以包括但不限于Mg、B和P04。在步驟520中，納米線位于溫度T2的合成容器的另一端。納米線實(shí)例可以包括但不限于GaN納米線和Si納米線。在步驟530中，將材料從合成容器一端傳輸?shù)搅硪欢恕Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施方案中，使用熱蒸發(fā)將摻雜劑前體材料傳輸?shù)饺萜鞯牧硪欢?。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用化學(xué)蒸氣傳輸試劑傳輸摻雜劑前體材料。化學(xué)蒸氣傳輸試劑可以包括但不限于氯和溴。當(dāng)使用磷酸鹽作為前體摻雜劑材料時(shí)，該磷酸鹽還可以充當(dāng)化學(xué)蒸氣傳輸試劑。在步驟540中，傳輸試劑與粒狀前體材料反應(yīng)以形成納米線。特別是，傳輸試劑與 Tl的粒狀前體材料反應(yīng)以形成揮發(fā)性化合物，所述揮發(fā)性化合物可以擴(kuò)散到納米線表面并分解以使納米線在T2生長。同時(shí)，傳輸試劑重新生成并且準(zhǔn)備另一個(gè)循環(huán)以摻雜更多納米線。生長循環(huán)可以繼續(xù)直至該過程終止?？梢詫⑸鲜龇椒ǜ爬橛糜趽诫s納米線的方法，該方法包括將粒狀摻雜劑前體材料定位在第一溫度的合成容器一端；將納米線定位在第二溫度的容器的相對一端；將粒狀摻雜劑前體材料從容器一端傳輸?shù)饺萜鞯牧硪欢耍徊⑶沂箵诫s劑前體材料與納米線反應(yīng)以形成摻雜納米線?？梢允褂脽嵴舭l(fā)傳輸粒狀前體材料?？梢允褂没瘜W(xué)蒸氣傳輸試劑傳輸粒狀前體材料?；瘜W(xué)蒸氣傳輸試劑可以是氯、碘和溴中的一種。粒狀前體材料可以是Mg并且納米線可以是GaN。納米線可以是Si，并且粒狀摻雜劑前體材料可以是B。提高納米線質(zhì)量的方法圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，減少在納米線結(jié)構(gòu)上的懸空鍵的表面狀態(tài)的方法600的流程圖。在納米線如Si納米線的生長中，常常在Si納米線和電介質(zhì)之間的界面形成懸空Si鍵，從而抑制納米線性能。為了解決該問題，在Si納米線處理中常常使用氫鈍化以減少懸空鍵的表面狀態(tài)。然而，在處理過程中氫等離子體可導(dǎo)致表面損傷。方法600 描述了在使用鈍化減少懸空鍵的表面狀態(tài)的同時(shí)，使用犧牲層保護(hù)納米線的方法。方法600始于步驟610。在步驟610中，形成納米線結(jié)構(gòu)。在步驟620中，在納米線結(jié)構(gòu)上沉積犧牲層。例如，圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涂覆有犧牲層的納米線結(jié)構(gòu)的圖。該納米線結(jié)構(gòu)包含納米線710、電介質(zhì)720、柵極730和犧牲層740。電介質(zhì)720 涂覆納米線710，而柵極730涂覆電介質(zhì)720。犧牲層740涂覆柵極730。在襯底750上形成整個(gè)納米線結(jié)構(gòu)。在備選的實(shí)施方案中，納米線可以只包含納米線如在襯底750上形成的納米線710。犧牲層740可以包含但不限于SiO2或51仏電介質(zhì)720可以包含但不限于 SiO2或51仏柵極730可以包含摻雜的非晶Si但不限于摻雜的非晶Si。此外，襯底750可以包含Si但不限于Si。在步驟630中，將具有犧牲層如犧牲層640的納米線結(jié)構(gòu)鈍化。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用氫鈍化。在步驟640中，用化學(xué)方法除去犧牲層。在一個(gè)實(shí)施方案中，如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員基于在此的教導(dǎo)可以知道，可以使用采用濕蝕刻劑的選擇性刻蝕用化學(xué)方法除去犧牲層。可以基于在犧牲層中包含的具體材料和納米線的類型選擇使用的具體的濕蝕刻劑。用于直接在制造器件的襯底上修飾納米線的方法在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供可以直接在用于制造器件的襯底上修飾納米線的方法。優(yōu)選在這些方法中使用的納米線可以是基本上垂直的納米線。垂直納米線包括基本上垂直在其上生長或沉積的襯底表面的納米線。適宜地，可以將垂直納米線取向，使其相對于襯底的水平面在約45°C至約90°C之間，并且相對于襯底的水平面，更適宜在60°C至 90°C，最適宜在約80°C至約90°C。使用本領(lǐng)域中已知的任何適宜的納米線生長法，包括在此公開的那些，可以制備這種納米線。盡管可以使用在此公開的任何適宜的材料作為納米線生長平臺(tái)，但是適宜地，襯底材料可以是單晶或多晶，使得從襯底上的生長可以生成取向的、直的、單晶維度的納米線(適宜為外延取向的納米線)。在其它實(shí)施方案中，納米線可以是水平的，如通過參考將其全部公開內(nèi)容結(jié)合在此的2004年12月2日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?0/632，337中所公開的。在另外的實(shí)施方案中，在生長襯底上處理納米線之后， 可以通過以下方法從襯底上取下納米線使用聚合物涂覆納米線形成復(fù)合材料，然后從襯底上取下納米線。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供用于制造納米線器件的方法，該方法包括提供具有以垂直取向附著在表面上的納米線的襯底；在納米線的表面上沉積電介質(zhì)層；在納米線上沉積一個(gè)或多個(gè)納米線接觸；在納米線上沉積一種材料形成納米線復(fù)合材料；并且從襯底上分離納米線復(fù)合材料。然后將納米線復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到第二襯底，在此可以將納米線鍍金屬。
可以對基本上垂直的納米線進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員已知或需要的任何襯底上的處理。通過提供分開的、取向的和垂直的納米線，簡化并改進(jìn)線的器件處理。在某些實(shí)施方案中，可以直接在線上使電介質(zhì)層生長或?qū)⑵涑练e。通過氧化納米線可以形成電介質(zhì)層，或另外形成電介質(zhì)層。在本發(fā)明中使用的聚合物電介質(zhì)包括例如聚酰亞胺、氟化聚酰亞胺、聚苯并咪唑等。本發(fā)明中使用的電介質(zhì)包括Si02、T￡i205、Ti02、&02、Hf02、Al2O3和類似材料。氮化物電介質(zhì)包括AlN和SiN。因?yàn)榫€是基本上分開的，每根線可以完全涂覆有電介質(zhì)材料而不用顧慮交迭線的部分不接納涂層。另外，另外的處理可以包括納米線的氧化或氮化。使用與在納米線的氧化中使用的那些類似的方法可以實(shí)現(xiàn)納米線的氮化。通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、溶液相外敷或者通過將適當(dāng)?shù)那绑w旋涂在襯底上，可以將這些材料涂覆到納米線上。可以使用其它已知技術(shù)例如濺射等。在其它實(shí)施方案中，可將一種植入體如柵電極加入到納米線中。使用例如標(biāo)準(zhǔn)光刻法、噴墨打印或微接觸打印法或者通過通篇所述的其它方法，可以在襯底上將包括例如源極、漏極和柵極的納米線接觸形成圖案。圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的納米線處理的圖。如圖8所示，基本上垂直的納米線804可以具有例如電介質(zhì)層812和/或在其上沉積的金屬接觸808。然后，可以將納米線封裝到聚合物806中，從而制備包含聚合物和納米線的復(fù)合材料。通過覆蓋全部或部分納米線，可以制備包含各種密度的納米線的復(fù)合材料。由于生長時(shí)間和條件的控制，垂直生長的納米線可以適宜地具有相同的總長度。另外，納米線的另外的排列可以是不必要的，因?yàn)榇怪钡募{米線在生長時(shí)，特別是在從多晶或單晶襯底802上生長時(shí)就已經(jīng)是基本上排列和取向的。形成聚合物復(fù)合材料允許將幾根納米線一起取下，隨后轉(zhuǎn)移至第二、 第三、第四等襯底材料，在此可以加入金屬接觸或可以進(jìn)行另外的處理。用于形成納米線復(fù)合材料的適宜的聚合物包括但不限于彈性體、熱塑性塑料和熱固性樹脂。有用的聚合物包括低聚物，包括但不限于單體、二聚體、三聚體、四聚體、五聚體、六聚體、七聚體、八聚體、九聚體、十聚體、i^一聚體、十二聚體；支化、超支化、樹枝狀和其它非線性結(jié)構(gòu)形式的聚合物；預(yù)聚物如苯氧和環(huán)氧預(yù)聚物；網(wǎng)狀聚合物如互穿和半互穿網(wǎng)狀聚合物；均聚物、共聚物、三元共聚物和包括無規(guī)、統(tǒng)計(jì)、交替、嵌段和接枝共聚物的其它共聚物，以及兩種或兩種以上的不同聚合物的混合物。用于納米線復(fù)合材料的聚合物的具體實(shí)例包括但不限于聚烷烴、聚鹵代烷烴、聚烯烴、聚炔烴、聚酮、聚碳酸酯、聚酰胺、 聚酰亞胺、聚亞芳基、聚芳基亞乙烯基，聚雜亞芳基、聚雜芳基亞乙烯基、聚酯、聚醚、聚氨酯、聚苯并咪唑、聚硫醚、聚硅氧烷、聚砜、多糖、多肽、含磷氮鏈聚合物、縮聚磷酸鹽、酚和苯酚-甲醛樹脂、環(huán)氧和苯氧樹脂和脲-和蜜胺-甲醛樹脂。在通過參考將其全部內(nèi)容結(jié)合在此的2004年8月4日提交的美國專利申請?zhí)?0/910，800中公開了這些復(fù)合材料及其制備方法。在適宜的實(shí)施方案中，聚合物復(fù)合材料可以包含至少兩種或兩種以上聚合物的混合物，并且在某些實(shí)施方案中包含至少兩種環(huán)氧聚合物的混合物。通過任何適宜的方法，包括機(jī)械分離(例如，從襯底上用刀片切下或撕下納米線)、包括濕法或干法刻蝕的化學(xué)分離或化學(xué)機(jī)械拋光，可以實(shí)現(xiàn)聚合物-納米線復(fù)合材料 810從襯底802上的除去。適宜的蝕刻劑包括但不限于KOH、XeF2和氫氟酸，并且可以與氧化劑如HNO3或H2SO4組合。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可去層可以將納米線和襯底材料分開。在生成聚合物-納米線復(fù)合材料之后，可以除去可去層。例如，通過可以溶解可去層但是不溶解聚合物-納米線復(fù)合材料或可去層下面的襯底的溶劑，可以溶解可去層。在其它實(shí)施方案中，可去層可以是光除去層，其中使用紫外線或其它適宜波長的光除去可去層， 從而允許聚合物-納米線復(fù)合材料從襯底上分離。光除去層的一個(gè)實(shí)例是在紫外光的存在下分解并且碎裂的物質(zhì)。適宜地，在從襯底上除去納米線之前，可以將用以封裝納米線的復(fù)合材料硬化。在除去聚合物-納米線復(fù)合材料之后，可以將復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到可進(jìn)行進(jìn)一步處理的第二襯底。例如，可以選擇這種第二襯底使其耐高溫，以能夠進(jìn)行納米線的摻雜。摻雜納米線的方法在本領(lǐng)域中是熟知的并且可以用于摻雜本發(fā)明的納米線和聚合物-納米線復(fù)合材料。圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案在轉(zhuǎn)移之后的納米線處理的圖。如圖9所示，可隨后將聚合物-納米線810轉(zhuǎn)移到另外的襯底902，在此，可將納米線鍍金屬904以產(chǎn)生器件區(qū)的導(dǎo)電性(例如柵極、源極、漏極)。在這些實(shí)施方案中，可在柵極電極910的一部分上將納米線804連接在源電極906和漏電極908之間。在其它實(shí)施方案中，可以增加源電極和漏電極并且在納米線上產(chǎn)生歐姆接觸。當(dāng)線被金屬接觸進(jìn)一步“錨定”時(shí)，可以使用本領(lǐng)域中已知的柵極絕緣和金屬處理步驟完成納米線制備。這種處理允許在同一底襯底上可以包含多個(gè)半導(dǎo)體器件的晶片。在其它實(shí)施方案中，這種處理可以直接在襯底802上進(jìn)行， 隨后除去納米線復(fù)合材料，以在最初的生長襯底802上準(zhǔn)備所有或基本上所有的納米線處理。根據(jù)本發(fā)明制備的半導(dǎo)體器件可以具有為提供導(dǎo)電性而形成的多個(gè)接觸區(qū)域。例如，可以用二極管或其它兩端子器件形成陽極和陰極電極。其它半導(dǎo)體器件可以具有更多或更少的形成的接觸區(qū)域。在通過參考將其全部內(nèi)容結(jié)合在此的2003年9月30日提交的美國專利申請?zhí)?0/674，060中公開了使用本發(fā)明的方法和納米線制備半導(dǎo)體器件的適宜的方法。根據(jù)本發(fā)明可以形成各種接觸區(qū)域類型。接觸區(qū)域可以是歐姆和非歐姆的。例如，可以使用非歐姆肖特基二極管勢壘接觸作為電極。當(dāng)難以制備高質(zhì)量的柵極電介質(zhì)時(shí)，肖特基二極管勢壘接觸通常用于III-V半導(dǎo)體材料。源電極、柵電極和漏電極由導(dǎo)電材料如金屬、合金、硅化物、多晶硅等形成，包括對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該是明顯的它們的組合。 應(yīng)指出可以改變將柵極、源極和漏極形成圖案的順序。例如，可以將柵極、源極和漏極相互同時(shí)或在不同時(shí)間形成圖案。由于小的接觸區(qū)域和復(fù)雜的界面狀態(tài)，難以制備與納米線的可靠的歐姆接觸。在金屬接觸和硅之間的界面化學(xué)和物理是涉及歐姆接觸的重要的技術(shù)領(lǐng)域。成功的關(guān)鍵是鍍金屬法和在鍍金屬之前的表面清潔處理的精準(zhǔn)控制。適宜的鍍金屬方案包括通過電子束 (e-beam)蒸發(fā)Ti_Au、Ni和Al。在將源極-漏極電極鍍金屬之前，可以使用各種另外的處理，包括離子槍清潔或HF刻蝕，以除去表面電介質(zhì)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，用于制備納米線器件的方法包括提供具有納米線的襯底，所述納米線以相對于所述襯底垂直的取向粘附到表面上；在所述納米線的表面上沉積電介質(zhì)層；在所述納米線上沉積一個(gè)或多個(gè)納米線接觸；在所述納米線上沉積一種材料以形成納米線復(fù)合材料；和從所述襯底上分離所述納米線復(fù)合材料。該方法還可以包括將納米線復(fù)合材料轉(zhuǎn)移到第二襯底上。該方法還可以包括將納米線鍍金屬。在該方法中， 襯底可以是晶體或多晶。在該方法中，所述材料可以是包括彈性體、熱塑性或熱固性樹脂的聚合物。在該方法中，所述材料可以包含至少兩種或兩種以上不同的聚合物的混合物。在該方法中，所述材料可以包含至少兩種環(huán)氧聚合物的混合物。在該方法中，在納米線上沉積一種材料以形成納米線復(fù)合材料之后且從襯底上分離所述納米線復(fù)合材料之前，可使所述材料硬化。在該方法中，從襯底上分離納米線復(fù)合材料包括使用刀片或者從襯底上用化學(xué)方法刻蝕納米線復(fù)合材料。獲取納米線的方法圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，使用犧牲部分獲取納米線的方法1000的流程圖。使用催化劑膠體引發(fā)納米線生長，在襯底上生長納米線。限制一致生長和獲取高質(zhì)量納米線的能力的難點(diǎn)在于，在不導(dǎo)致納米線的物理損傷如斷裂的情況下從襯底上除去納米線的能力。通用的清除方法包括使用超生波和機(jī)械剪切。然而，這些方法中的每一個(gè)具有的問題是，它們造成納米線的任意斷裂，從而導(dǎo)致納米線長度的不均勻分布。下面提供的方法1000、1200、1300、1500和1600描述了解決該問題的方法。特別是，方法1000包括使用納米線的犧牲部分以提供納米線的更有效的清除。方法1000始于步驟1010。在步驟1010中，使納米線的需要部分生長。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用Au膠體使納米線的需要部分生長。在步驟1020中，使納米線的犧牲部分生長以具有與需要部分不同的性能。圖11說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的具有納米線的需要和犧牲部分的納米線。特別是，圖11顯示了下面描述的在襯底1140上生長的納米線，所述納米線包含三個(gè)部分-犧牲部分1110、需要部分1120和殘根1130。在一個(gè)實(shí)施方案中，不同的性能可以是因?yàn)椴煌暮辖鹩糜诩{米線的犧牲和需要部分。例如，犧牲部分可以是SiGe并且需要部分可以是Si。在另一個(gè)實(shí)施方案中，對于納米線的犧牲和需要部分，摻雜可以變化。例如，犧牲部分可以是η-摻雜的并且需要部分可以是ρ-摻雜的。備選地，犧牲部分可以是ρ-摻雜并且需要部分可以是η-摻雜的。類似地，犧牲部分可以沒有摻雜并且需要可以是ρ-摻雜或η-摻雜的。在不同合金用于納米線的需要和犧牲部分的實(shí)施方案中，可以使用Au合金生長納米線的犧牲部分。當(dāng)Si納米線生長并將其獲取時(shí)，Au合金可以包括但不限于AuGe或 AuSiGe。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米線的犧牲部分可以包含SiGe并且需要部分可以包含Si。 例如，在該實(shí)施方案中，可以在步驟1010中使用Au并且可以在步驟1020中使用AuGe以刺激納米線生長。在納米線的犧牲部分是ρ-摻雜且該納米線的需要部分是η-摻雜的實(shí)施方案中， 在納米線的犧牲部分的生長過程中可以使用硼NWS作為摻雜劑。在步驟1030中，保護(hù)納米線的需要部分。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將光致抗蝕劑涂覆到納米線的需要部分上以保護(hù)納米線。在備選的實(shí)施方案中，不保護(hù)納米線的需要部分。在步驟1040中，有差別地除去納米線的犧牲部分。通過使用濕蝕刻劑，其中對納米線的犧牲部分中的材料的刻蝕速率明顯高于對納米線的需要部分中的材料的刻蝕速率， 可以有差別地除去納米線的犧牲部分。例如，當(dāng)需要部分是Si時(shí)，可以使用氟化氫過氧化物乙酸(1HF 2Η202 3CH3C00H)除去包含SiGe的犧牲層。當(dāng)使用這種蝕刻劑時(shí)，該蝕刻劑除去SiGe合金并且有效地終止在需要部分的Si表面上。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于在此的教導(dǎo)可以知道，可以使用其它蝕刻劑。在備選的實(shí)施方案中，其中使用硼NWS作為摻雜劑的納米線的犧牲部分是ρ-摻雜并且該納米線的需要部分是η-摻雜的，蝕刻劑實(shí)例可以包括但不限于氫氧化鉀(KOH)、氫氧化四甲基銨(TMAH)、乙二胺/鄰苯二酚/水(EDP)。例如，當(dāng)使用Si納米線時(shí)，這些蝕刻劑以相對需要部分的刻蝕速率在從27 1至大于500 1的范圍內(nèi)的速率刻蝕納米線的犧牲部分。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道，該范圍依賴于具體蝕刻劑和溫度。在步驟1050中，除去在納米線頂端的殘根。典型地，該殘根可以是用以引發(fā)納米線生長的催化劑的殘留和不合需要的副產(chǎn)物。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道除去的方法。方法1000止于步驟1060。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于獲取納米線同時(shí)監(jiān)測PN結(jié)的方法1200 的流程圖。方法1200類似于方法1000描述的涉及不同摻雜度的實(shí)施方案。然而，在方法 1200中，監(jiān)測在納米線的犧牲和需要部分之間形成的穿過PN結(jié)的漏電流以確定成功刻蝕掉犧牲部分的時(shí)間。方法1200始于步驟1210。在步驟1210中，使納米線的需要部分生長。在步驟 1220中，使納米線的犧牲部分生長。使需要部分生長使得對需要部分進(jìn)行不同于犧牲部分的摻雜。在步驟1230中，保護(hù)納米線的需要部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將光致抗蝕劑涂覆到納米線的需要部分。在步驟1240中，以類似于方法1000的步驟1040所述的方式， 有差別地刻蝕納米線的犧牲部分。在步驟1250中，監(jiān)測PN結(jié)之間的漏電流，所述PN結(jié)在納米線的需要部分和犧牲部分之間。步驟1240和1250同時(shí)進(jìn)行。在步驟1260中，當(dāng)漏電流突然增加，從而表明已成功刻蝕掉犧牲部分時(shí)，停止刻蝕。方法1200止于步驟1270。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在納米線生長襯底上使用犧牲金屬層獲取納米線的方法1300的流程圖。圖14說明了例如納米線的生長，如在犧牲金屬層1430上的納米線1410的生長。將犧牲金屬層1430在氧化硅層之上成層。方法1300始于步驟1310。在步驟1310中，選擇納米線生長襯底。在步驟1320中，將氧化層或氮化層如氧化硅層1320置于納米線生長襯底上。在步驟1330中，將金屬層如金屬層1430置于氮化層或氧化層上。所述金屬層可以包括但不限于Au、Al、Ti、或Cr。在步驟1340中，如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員基于在此的教導(dǎo)可以知道，使納米線生長在金屬層的表面上。在步驟1350中，除去金屬層。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用除去金屬層但不影響納米線的金屬蝕刻劑。在步驟1360中，除去氮化層或氧化層。類似于除去金屬層的情況，使用在不影響納米線的情況下除去氮化層或氧化層的蝕刻劑。通過除去該層，納米線得到釋放并且可以獲取。方法1300止于步驟1370。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，當(dāng)使用非Si襯底使Si納米線生長時(shí)用于獲取Si納米線的方法1500的流程圖。方法1500始于步驟1505。在步驟1505中，選擇非Si 襯底?？梢杂米鞣荢i襯底的材料實(shí)例包括高溫金屬、Ge和石英。在步驟1510中使Si納米線在非Si襯底上生長。在步驟1520中保護(hù)Si納米線。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用光致抗蝕劑涂覆Si納米線。在備選的實(shí)施方案中不保護(hù)Si納米線。在步驟1530中，將非Si襯底進(jìn)行選擇性濕法刻蝕以釋放Si納米線。方法1500止于步驟1540。圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，當(dāng)使用具有不同取向的納米線生長襯底時(shí)， 獲取具有一個(gè)取向的納米線的方法1600的流程圖。圖17提供根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案， 在具有不同取向的納米線生長襯底1710上生長的具有一個(gè)取向的納米線1720的圖。圖17 顯示了納米線生長襯底1710的部分1730，該部分將被刻蝕掉以釋放納米線1720。在一個(gè)實(shí)施方案中，納米線1720可以是Si，其具有取向的原子使得米勒指數(shù)為<111>。納米線生長襯底還可以是具有取向的原子使得米勒指數(shù)為<100>的Si。在備選的實(shí)施方案中，在納米線1710中的Si原子可以具有<111>的米勒指數(shù)，并且在Si納米線生長襯底中的Si原子的米勒指數(shù)可以是<110>。方法1600始于步驟1610。在步驟1610中選擇具有第一取向的納米線生長襯底。 例如，可以使用具有<100>或<110>取向的納米線生長襯底1710。在步驟1620中使納米線在所述納米線生長襯底上生長。在步驟1620中長成的納米線具有與納米線生長襯底的取向不同的取向。例如，可以長出具有<111>取向的納米線1720。在步驟1630中保護(hù)納米線。在一個(gè)實(shí)施方案中，將光致抗蝕劑涂覆到納米線如納米線1720上。在步驟1640中有差別地刻蝕納米線生長襯底以釋放納米線。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用包括但不限于KOH或TMAH的濕蝕刻劑有差別地刻蝕納米線生長襯底1610。方法1600止于步驟1650。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，獲取納米線的方法包括使納米線的需要部分生長；使納米線的犧牲部分生長，所述犧牲部分具有不同于納米線的需要部分的性能；有差別地除去納米線的犧牲部分；和從納米線的需要部分除去生長殘根。該方法還可以包括保護(hù)納米線的需要部分。在該方法中，可以使用例如Au合金如AuGe或AuSiGe生長納米線的犧牲部分。在該方法中，納米線的犧牲部分可以包含SiGe并且需要部分可以包含S i。在該實(shí)施方案中，有差別地除去納米線的犧牲部分還可以包括使用濕蝕刻劑選擇性地用化學(xué)方法刻蝕以除去納米線的犧牲部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，濕蝕刻劑可以是氟化氫過氧化物乙酸(1HF 2H202 3CH300H)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，獲取納米線的方法包括使η-或ρ-摻雜的納米線的犧牲部分生長；使納米線的需要部分生長，所述需要部分沒有摻雜或與納米線的犧牲部分摻雜相反，由此在納米線中，在納米線的犧牲部分和納米線的需要部分之間的接合處形成PN結(jié)；有差別地刻蝕納米線的犧牲部分；監(jiān)測在PN結(jié)的漏電流，所述PN結(jié)在納米線的犧牲部分和納米線的需要部分之間；和當(dāng)發(fā)生穿過PN結(jié)的漏電流的突然增加時(shí)停止刻蝕。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，用于獲取納米線的方法包括建立納米線生長襯底； 在納米線生長襯底上形成氮化層或氧化層；在氧化層或氮化層之上形成金屬層；使納米線生長；除去金屬層；和除去氧化層或氮化層以釋放納米線。在該方法中，可以使用Au、Al、Ti 或Cr形成金屬層。在該方法中使用不刻蝕納米線的金屬蝕刻劑。在該方法中，當(dāng)除去氧化層或氮化層時(shí)使用不刻蝕納米線的蝕刻劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，獲取第一材料的納米線的方法包括建立第二材料的襯底；在第二材料的襯底上形成第一材料的納米線；保護(hù)第一材料的納米線；和選擇性濕法刻蝕第二材料的襯底以移走第一材料的納米線。在該方法中，第一材料可以是Si并且第二材料可以是高溫金屬。在該方法中第二材料可以是鎵。在該方法中納米線可以是Si， 并且在生長引發(fā)時(shí)形成SiGe殘根以在刻蝕之后控制納米線的長度。在該方法中第二材料可以是石英。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，獲取具有第一取向的第一材料的納米線的方法包括建立具有第二取向的第二材料的襯底；使具有第一取向的第一材料的納米線在具有第二取向的第二材料的襯底上生長；保護(hù)具有第一取向的第一材料的納米線；和基于取向選擇性地濕法刻蝕具有第二取向的第二材料的襯底以釋放具有第一取向的第一材料的納米線。在該方法中第一材料可以是Si并且第二材料可以是Si，第一晶體取向是<111>并且第二取向是<100>。在該方法中，選擇性濕法刻蝕具有第二取向的第二材料的襯底包括使用氫氧化鉀(KOH)或氫氧化四甲基銨(TMAH)。使用Teflon類涂覆表面將納米線從第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底的方法圖18是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于將納米線從第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底的方法1800的流程圖。在描述方法1800的過程中可以參考圖20A和20B。圖20A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，具有納米線2020的第一襯底2010和具有不粘涂層2030的轉(zhuǎn)移襯底2040的圖。圖20B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，器件襯底2050和用于轉(zhuǎn)移納米線 2020的具有不粘涂層2030的轉(zhuǎn)移襯底2040的圖。器件襯底2050包含納米線將位于該處的納米線放置區(qū)域如納米線放置區(qū)域2060。在其它實(shí)施方案中，可以在器件襯底2050的整個(gè)上面放置納米線。參考圖18，方法1800始于步驟1810。在步驟1810中，使用不粘涂層如TEFLON涂覆轉(zhuǎn)移表面。例如，使用不粘涂層2030涂覆轉(zhuǎn)移表面2040。在其它實(shí)施方案中，可以使用具有不粘表面的TEFLON類。在步驟1820中，將具有不粘涂層的轉(zhuǎn)移表面壓在附于第一襯底上的納米線上。施加足夠壓力以將納米線附到不粘涂層上并且從第一襯底上將其移走。例如，可以將具有不粘涂層2030的轉(zhuǎn)移表面2040壓納米線生長襯底2010上以移走納米線2020。在步驟1830中將轉(zhuǎn)移表面定位于第二襯底上方。例如，參考圖20B，具有包含納米線2020的不粘涂層2030的轉(zhuǎn)移襯底2040位于器件襯底2050上方。在步驟1840中，將壓力施加到轉(zhuǎn)移表面的背面上以釋放納米線。在一個(gè)實(shí)施方案中，將壓力均勻地施加到轉(zhuǎn)移表面如轉(zhuǎn)移襯底2040的背面上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以以與將要在第二襯底上放置納米線的區(qū)域相匹配的圖案方式施加壓力。例如，可以將壓力施加到僅僅在納米線放置區(qū)域2060上方的轉(zhuǎn)移襯底2040的背面上以釋放納米線，然后可以將納米線定位于這些區(qū)域內(nèi)。 方法1800止于步驟1850。圖19是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于將納米線從具有形成圖案的涂層的第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底的方法1900的流程圖。方法1900與方法1800類似，不同之處在于將不粘涂層只涂覆到轉(zhuǎn)移襯底上的某些區(qū)域，該區(qū)域?qū)?yīng)將要轉(zhuǎn)移納米線的第二襯底上的納米線放置區(qū)域。方法1900始于步驟1910。在步驟1910中，使用不粘涂層如TEFLON或TEFLON類材料將轉(zhuǎn)移表面形成圖案。如上所述，圖案式區(qū)域可對應(yīng)將要沉積納米線的第二襯底上的納米線放置區(qū)域。在步驟1920中，將轉(zhuǎn)移表面壓在附于納米線生長襯底上的納米線上。在步驟1930 中，將轉(zhuǎn)移表面定位于第二襯底上方。在步驟1940中，將壓力均勻地施加到轉(zhuǎn)移表面的背面以釋放納米線。在備選的實(shí)施方案中，可以只將壓力施加到轉(zhuǎn)移表面的形成圖案的區(qū)域上。方法1900止于步驟1950。使用熱壓技術(shù)將納米線從第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底的方法在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供用于將納米線從生長襯底轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底的方法。例如，這些實(shí)施方案用于將納米線轉(zhuǎn)移到適宜為柔性聚合物材料的轉(zhuǎn)移襯底上。如通篇所指出，希望納米線處理生成基本上取向的、分開的納米線，隨后可將其進(jìn)一步處理以作為電子器件使用。在該實(shí)施方案中，可以使納米線在轉(zhuǎn)移過程中各自取向或者可以使納米線在轉(zhuǎn)移之前取向，然后作為整體轉(zhuǎn)移以使器件處理更容易。圖21是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的探針納米線轉(zhuǎn)移方案的圖示。在圖21說明的一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供例如，如轉(zhuǎn)移方案2100中所示，使用通過探針2108施加的壓力將納米線從生長襯底2102轉(zhuǎn)移到第二襯底2106的方法?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的任何適宜方法，包括在此處所述的那些，使納米線生長。如圖21所示，納米線2104生長在襯底 2102上。除襯底2102以外，用于納米線生長的裝置還可以在襯底2102和納米線2104之間包含可去層或者附加的隔離層。通過使用探針2108施加壓力，將納米線2104從襯底2102 的表面轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106上。在本發(fā)明的實(shí)踐中可以使用任何轉(zhuǎn)移襯底。適宜地，轉(zhuǎn)移襯底2106可以是柔性聚合物片或聚合物膜如聚對苯二甲酸乙二醇(PET)膜。可用作轉(zhuǎn)移襯底2106的另外的聚合物包括但不限于熱塑性塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯，熱固性樹脂，彈性體等。轉(zhuǎn)移襯底2106的柔韌性可以在有點(diǎn)硬但是可變形的材料和高延展性材料之間變化。將納米線轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底所需的熱量(見下文)和壓力的大小依賴于轉(zhuǎn)移徹底的選擇。例如，如果選擇延展性轉(zhuǎn)移襯底，可以只需要適中的熱量以使轉(zhuǎn)移襯底表面變粘。然而，如果選擇更硬的轉(zhuǎn)移襯底，則可能需要更高的熱量以不但使轉(zhuǎn)移表面變粘，而且允許它是可充分延展的，使其可以變形并且使襯底和納米線在需要的區(qū)域接觸。盡管可以使用任何適宜的形狀，但是探針2108在探針頭2110的直徑應(yīng)該適宜為毫米級(jí)至厘米級(jí)，并且通?？梢跃哂袌A錐形或針狀的形狀。探針2108和探針頭2110可以由可承受施加壓力(和在需要時(shí)的熱量)的任何適宜的材料，包括聚合物、塑料和金屬制成。在某些實(shí)施方案中，在探針頭2110施加的壓力足以將納米線2104從襯底2102轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106上。在其它實(shí)施方案中，可以將粘合劑涂覆到轉(zhuǎn)移襯底2106的表面上使得在通過探針2108施加壓力之后，納米線2104可以粘附到轉(zhuǎn)移襯底2106上并且保持粘附。 可以用以涂覆轉(zhuǎn)移襯底的適宜的粘合劑包括但不限于聚酰亞胺、環(huán)氧化物和其它聚合物粘合劑。在另外的實(shí)施方案中，可以將探針2108和探針頭2110加熱使得轉(zhuǎn)移襯底2106的表面可以稍微熔融，從而變粘或粘稠以產(chǎn)生類似粘合劑的作用。在這些實(shí)施方案中，探針 2108和探針頭2110適宜由可以承受施加的熱量的金屬制成。加熱探針2108所需的溫度依賴于轉(zhuǎn)移襯底2106變粘或粘稠的溫度，但是不應(yīng)高到使轉(zhuǎn)移襯底2106過度變形或者在施加的壓力下流動(dòng)。適宜地，根據(jù)選擇作為轉(zhuǎn)移襯底2106的材料，該溫度可以是約40°C至 100°C。適宜地，當(dāng)使用PET作為轉(zhuǎn)移襯底時(shí)，使用的溫度可以是約60°C。施加到探針2108 和探針頭2110上的壓力的大小主要依賴于轉(zhuǎn)移襯底2106的柔韌性和穩(wěn)定性。壓力應(yīng)該是這樣的，即，使襯底與納米線2104只在需要納米線轉(zhuǎn)移的區(qū)域接觸。在適宜的實(shí)施方案中， 施加到探針2108和探針頭2110上的壓力可以是約幾十磅/平方英寸(psi)。將壓力施加到納米線2104上，結(jié)合加熱的探針頭2110，允許將納米線2106從襯底 2102轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106上并且當(dāng)降低壓力和/或熱量時(shí)保持在那里。使用本發(fā)明的方法，通過在一根納米線或一組納米線之上施加熱量和/或壓力使得這些納米線轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106上，而也許以另一個(gè)方向取向的另外的納米線沒有被接觸并且不轉(zhuǎn)移，可將納米線單獨(dú)排列在轉(zhuǎn)移襯底2106上。在使用加熱探針的實(shí)施方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)移襯底冷卻時(shí)，納米線可以保持粘貼在轉(zhuǎn)移襯底上和/或埋入轉(zhuǎn)移襯底中。在粘合劑涂覆轉(zhuǎn)移襯底的表面的實(shí)施方案中，在除去探針2108施加的壓力時(shí)，通過納米線和粘合劑之間的粘附，納米線可以保持粘貼在轉(zhuǎn)移襯底上。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以加熱襯底2102，而不加熱探針2108和探針頭 2110，或者除加熱探針2108和探針頭2110以外，還可以加熱襯底2102。在這些實(shí)施方案中，襯底2102可以充當(dāng)轉(zhuǎn)移方案2100的熱產(chǎn)生部分，并且通過探針2108施加的壓力允許轉(zhuǎn)移襯底2106的導(dǎo)熱，使得可以轉(zhuǎn)移納米線2104并且保持其粘貼到轉(zhuǎn)移襯底2106上?？梢允褂帽景l(fā)明的方法將納米線轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106的選擇區(qū)域。僅將納米線轉(zhuǎn)移到在轉(zhuǎn)移襯底2106和納米線2104之間進(jìn)行接觸的區(qū)域。本發(fā)明的這些實(shí)施方案在此稱為納米線轉(zhuǎn)移的“輕敲”方法。在這些實(shí)施方案中，可以在轉(zhuǎn)移襯底周圍移動(dòng)探針頭，“輕敲”下面的納米線以促進(jìn)從襯底2102轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106上。在其它實(shí)施方案中，可以將探針保持不動(dòng)并且襯底和轉(zhuǎn)移襯底在其下面移動(dòng)以控制納米線轉(zhuǎn)移發(fā)生的地點(diǎn)和納米線在轉(zhuǎn)移襯底上的取向。如上所述，在這些實(shí)施方案中，可以加熱襯底2102和探針2108/探針頭2110中的任一個(gè)或兩個(gè)。通過使用在此所述的這些方法(例如LB、電場、外延生長、水平生長等)選擇性轉(zhuǎn)移已經(jīng)在襯底2102上取向的線，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可使納米線直接在轉(zhuǎn)移襯底2106上取向，或者還可以通過以下方法實(shí)現(xiàn)線在轉(zhuǎn)移襯底2106上的取向轉(zhuǎn)移單根線或分組線并且在將其轉(zhuǎn)移時(shí)定位(旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)移襯底2106以使所述線在轉(zhuǎn)移襯底上取向。圖22是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的整體納米線轉(zhuǎn)移的圖示。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，如圖22中所說明，通過采用例如具有大面積的壓縮器件2202或者真空，在襯底的較大區(qū)域上施加基本上均勻的壓力，可以實(shí)現(xiàn)從襯底2102到轉(zhuǎn)移襯底2106的納米線轉(zhuǎn)移。如在此所用，基本上均勻的壓力表示施加到大于轉(zhuǎn)移襯底2106總面積的約50%上的壓力相同。適宜地，轉(zhuǎn)移襯底2106總面積的約90-100%可以具有施加到上面的相同壓力。在某些這樣的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)移襯底2106的表面可以包含粘合劑層使得與粘合劑層接觸的納米線可以粘貼并且保持粘貼。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，可以加熱襯底2102，從而將轉(zhuǎn)移襯底2106傳導(dǎo)加熱，幫助將納米線2104轉(zhuǎn)移到剛發(fā)粘或粘稠的轉(zhuǎn)移襯底2106上。 在這些實(shí)施方案中，發(fā)生從襯底2102到轉(zhuǎn)移襯底2106的納米線2104的整體轉(zhuǎn)移，并且將納米線的基本部分轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底上。在需要納米線的整體轉(zhuǎn)移的本發(fā)明的實(shí)施方案中，通過使用真空可以在襯底2102 和轉(zhuǎn)移襯底2106之間施加壓力。在這些實(shí)施方案中，可以在轉(zhuǎn)移襯底2106和襯底2102 之間產(chǎn)生真空使得在整個(gè)轉(zhuǎn)移襯底2106上具有基本上均勻的壓力，從而允許在轉(zhuǎn)移襯底 2106和襯底2102之間基本上所有的接觸點(diǎn)的納米線轉(zhuǎn)移。適宜的真空壓力可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地確定，并且通常應(yīng)該在幾十psi，適宜在約40psi至約IOOpsi的范圍內(nèi)。在使用這種整體轉(zhuǎn)移技術(shù)的本發(fā)明的實(shí)施方案中，在轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106之前， 首先可以將納米線2104預(yù)排列在襯底2102上。可以使用任何適宜的納米線排列方法。在某些實(shí)施方案中，可以使用電場(e-場)排列將納米線預(yù)排列在襯底2102上。圖23A-C 說明了 e-場排列的納米線的轉(zhuǎn)移。圖23A說明了在轉(zhuǎn)移之前納米線的e-場排列。圖2 說明了在整體轉(zhuǎn)移之后保留在襯底2102上的納米線2104。圖23C說明了轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底 2106上的納米線。上述整體轉(zhuǎn)移技術(shù)和探針技術(shù)的一個(gè)另外的優(yōu)點(diǎn)是，在將生長在其表面上的納米線轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底上之后，可以將襯底2102重復(fù)用于納米線生長和轉(zhuǎn)移。在本發(fā)明的任一個(gè)實(shí)施方案中使用的轉(zhuǎn)移襯底2106還可以具有在納米線轉(zhuǎn)移之前或之后沉積在其表面上的各種器件接觸。例如，如在此所述，可以將源極、漏極和柵極電極加到轉(zhuǎn)移襯底2106上，然后使用在此所述的探針轉(zhuǎn)移方法2100或者整體轉(zhuǎn)移方法2200 將納米線轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移襯底2106的特定區(qū)域。在使用整體轉(zhuǎn)移方法的實(shí)施方案中，可以在轉(zhuǎn)移之前適宜地排列線使得可以直接在轉(zhuǎn)移襯底上組裝器件。本發(fā)明的納米線在示例性器件和應(yīng)用中的使用許多電子器件和系統(tǒng)可以將通過本發(fā)明的方法制備的納米線薄膜與半導(dǎo)體或其它類型的器件結(jié)合。為了說明性目的而非限制，在下面或別處描述了本發(fā)明的一些應(yīng)用實(shí)例。在此描述的應(yīng)用可以包括排列或非排列的納米線的薄膜，并且可以包含納米線復(fù)合材料或非復(fù)合材料的薄膜?？梢詫雽?dǎo)體器件(或其它類型器件)與其它電子電路的信號(hào)耦合和/或可以將其與其它電子電路形成整體?？梢栽诖蟮囊r底上形成半導(dǎo)體器件，隨后將該襯底分成或切成更小的襯底。此外，在大的襯底(即，基本上大于常規(guī)半導(dǎo)體晶片的襯底)上，可以將在其上形成的半導(dǎo)體器件互相連接。還可以將通過本發(fā)明的方法制備的納米線結(jié)合到在需要單個(gè)半導(dǎo)體器件的應(yīng)用中和多個(gè)半導(dǎo)體器件中。例如，通過本發(fā)明的方法制備的納米線特別適用于在其上形成多個(gè)半導(dǎo)體器件的大面積宏觀電子襯底。這種電子器件可以包括用于有源矩陣液晶顯示器 (IXD)、有機(jī)LED顯示器、場發(fā)射顯示器的顯示驅(qū)動(dòng)電路。其它有源顯示器可以由納米線-聚合物、量子點(diǎn)-聚合物復(fù)合材料(該復(fù)合材料可以同時(shí)起著發(fā)射器和有源驅(qū)動(dòng)矩陣的作用) 形成。通過本發(fā)明的方法制備的納米線還可適用于智能圖書館、信用卡、大面積陣列傳感器、射頻頻率識(shí)別(RFID)標(biāo)簽，包括智能卡、智能清單標(biāo)簽等。
通過本發(fā)明的方法制備的納米線還可適用于數(shù)字和類似的電路應(yīng)用。特別是，通過本發(fā)明的方法制備的納米線可用于需要在大面積襯底上超大規(guī)模集成的應(yīng)用。例如，通過本發(fā)明的方法制備的納米線薄膜可以在邏輯電路、存儲(chǔ)電路、處理器、放大器和其它數(shù)字及類似電路中實(shí)施。通過本發(fā)明的方法制備的納米線可以適用于光電應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，使用明顯導(dǎo)電的襯底提高特定光電器件的光電性能。例如，這種明顯導(dǎo)電的襯底可以用作氧化錫銦 (ITO)等的柔性、大面積替代者。襯底可以涂覆有如下納米線的薄膜，所述納米線形成以具有大的帶隙即大于可見光使其不吸收，但是可以形成以具有與可在其上形成的光電器件的活性材料取齊的HOMO或LUMO帶。明顯導(dǎo)電的導(dǎo)體可以位于吸收性光電材料的兩側(cè)以運(yùn)走來自光電器件的電流?？梢赃x擇兩種不同的納米線材料，一種具有與光電材料的HOMO帶取齊的HOMO并且另一種具有與光電材料的LUMO帶取齊的LUM0?？梢赃x擇兩種納米線材料的帶隙，使其遠(yuǎn)大于光電材料的帶隙。根據(jù)該實(shí)施方案，可以少量摻雜納米線以降低納米線薄膜的電阻，同時(shí)使襯底保持大部分不吸收。因此，多種軍事用品和消費(fèi)品可以結(jié)合通過本發(fā)明的方法制備的納米線。例如，這些商品可以包括個(gè)人電腦、工作站、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)器件、手持電子器件如PDA和掌上導(dǎo)航儀、 電話(例如蜂窩式和普通的)、無線電設(shè)備、電視、電子游戲和游戲系統(tǒng)、住宅安全系統(tǒng)、汽車、飛行器、船只、其它家用和商務(wù)設(shè)備等。結(jié)論已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。本發(fā)明不限于這些實(shí)施方案。在此為說明性而不是限制性目的描述這些實(shí)施例?；谠诖税慕虒?dǎo)，替換(包括在此描述的那些的等價(jià)、擴(kuò)充、改變、偏離等)對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該是明顯的。這些替換落入本發(fā)明的范圍和精神之中。在本說明書中提到的所有出版物、專利和專利申請是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員的技術(shù)水平的陳述，并且通過引用結(jié)合在此，如同具體且獨(dú)立地陳述每一份獨(dú)立的出版物、專利或?qū)＠暾垺?br> 權(quán)利要求
1.一種用于納米線合成的方法，該方法包括(a)將一種粒狀納米線前體材料定位在處于第一溫度的容器的一端；(b)將催化劑顆粒定位在處于第二溫度的所述容器的相對一端；(c)將材料從所述容器的一端傳輸?shù)剿鋈萜鞯牧硪欢?；?d)使傳輸試劑與所述粒狀納米線前體材料反應(yīng)以形成納米線
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中使用熱蒸發(fā)傳輸所述粒狀納米線前體材料。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中使用化學(xué)蒸氣傳輸試劑傳輸所述粒狀納米線前體材料。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述化學(xué)蒸氣傳輸試劑是氯、碘和溴中的一種。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粒狀納米線前體材料是Si、CdS、GaN和Cd中的一種。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述催化劑顆粒是Au顆粒并且所述粒狀納米線前體材料是Si。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述催化劑顆粒是M顆粒并且所述粒狀納米線前體材料是feiN。
8.一種減少在納米線結(jié)構(gòu)上的懸空鍵表面狀態(tài)的方法，該方法包括(a)形成納米線結(jié)構(gòu)；(b)在所述納米線結(jié)構(gòu)上沉積犧牲層；(c)使具有所述犧牲層的納米線結(jié)構(gòu)鈍化；和(d)用化學(xué)方法除去所述犧牲層。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述犧牲層是SiN或Si02。
10.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述納米線結(jié)構(gòu)是納米線。
11.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述納米線結(jié)構(gòu)是在襯底上形成的具有電介質(zhì)和柵極的納米線。
12.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電介質(zhì)是SiN或S^2電介質(zhì)。
13.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述柵極是摻雜的非晶Si柵極。
14.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述襯底是Si襯底。
15.一種獲取納米線的方法，該方法包括如下步驟(a)使納米線的需要部分生長；(b)使所述納米線的犧牲部分生長，所述犧牲部分具有不同于所述納米線的需要部分的性能；c)有差別地除去所述納米線的犧牲部分；和 (d)從所述納米線的需要部分除去生長殘根。
16.權(quán)利要求15所述的方法，其中有差別地?fù)诫s所述納米線的犧牲部分和所述納米線的需要部分。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中有差別地?fù)诫s所述納米線的犧牲部分和所述納米線的需要部分。
18.權(quán)利要求16所述的方法，其中有差別地除去所述納米線的犧牲部分包括使用濕蝕刻劑以基于在所述納米線的犧牲部分中使用的摻雜類型選擇性除去所述納米線的犧牲部分。
19.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述納米線的犧牲部分是η-摻雜的并且所述納米線的需要部分是P-摻雜的。
20.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述納米線的犧牲部分是ρ-摻雜的并且所述納米線的需要部分是η-摻雜的。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中使用硼NWS作為摻雜劑以生長所述納米線的犧牲部分。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中有差別地除去所述納米線的犧牲部分包括使用氫氧化鉀(KOH)、氫氧化四甲基銨(TMAH)或乙二胺/鄰苯二酚/水(EDP)。
23.權(quán)利要求16所述的方法，其中不摻雜所述納米線的犧牲部分并且所述納米線的需要部分是P-摻雜的。
24.權(quán)利要求16所述的方法，其中不摻雜所述納米線的犧牲部分并且所述納米線的需要部分是η-摻雜的。
25.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述納米線的需要部分包含Si或Ge。
26.一種用于將納米線從第一襯底轉(zhuǎn)移到第二襯底上的方法，該方法包括(a)使用不粘涂層涂覆轉(zhuǎn)移表面；(b)將具有不粘涂層的轉(zhuǎn)移表面壓在包含納米線的第一襯底上；(c)將具有不粘涂層的轉(zhuǎn)移表面定位在第二襯底上；和(d)從具有不粘涂層的轉(zhuǎn)移表面上移走所述納米線以將其放置在所述第二襯底上。
27.權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述不粘涂層是TEFLON或TEFLON類。
28.權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述第一襯底是納米線生長襯底。
29.權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述第二襯底是器件襯底。
30.權(quán)利要求沈所述的方法，其中從具有不粘涂層的轉(zhuǎn)移表面上移走所述納米線以將其放置在所述第二襯底上包括將壓力施加到所述轉(zhuǎn)移表面的背面上。
31.權(quán)利要求30所述的方法，其中以圖案方式施加壓力以將所述納米線放置在所述第二襯底上的特定位置。
32.權(quán)利要求30所述的方法，其中使用不粘表面涂覆所述轉(zhuǎn)移表面是基于特定位置形成圖案的，所述特定位置對應(yīng)于要將納米線放置在所述第二襯底上的地方。
33.一種用于獲取納米線的方法，該方法包括(a)提供具有粘附到頂面上的一根或多根納米線的襯底材料；(b)提供在所述襯底的頂面上取向的轉(zhuǎn)移襯底；(c)將壓力施加到所述轉(zhuǎn)移襯底上，使得所述轉(zhuǎn)移襯底與所述一根或多根納米線接觸；(d)將所述一根或多根納米線從所述襯底轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移襯底上；和(e)除去所述轉(zhuǎn)移襯底。
34.權(quán)利要求33所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移襯底是撓性聚合物。
35.權(quán)利要求33所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移襯底包含在所述轉(zhuǎn)移襯底的底面上的粘合層。
36.權(quán)利要求33所述的方法，其中(c)包括通過使用探針接觸所述轉(zhuǎn)移襯底的頂面將壓力施加到所述轉(zhuǎn)移襯底上。
37.權(quán)利要求36所述的方法，該方法還包括在(c)之前和/或在(c)過程中加熱所述探針。
38.權(quán)利要求36所述的方法，該方法還包括在(c)之前和/或在(c)過程中加熱所述襯底。
39.權(quán)利要求36所述的方法，其中(c)包括通過使用所述探針接觸所述轉(zhuǎn)移襯底的頂面兩次或兩次以上將壓力施加到所述轉(zhuǎn)移襯底上。
40.權(quán)利要求33所述的方法，其中(c)包括將基本上均勻的壓力施加到所述轉(zhuǎn)移襯底上。
41.權(quán)利要求40所述的方法，其中(c)包括通過在所述轉(zhuǎn)移襯底和所述襯底之間形成真空將基本上均勻的壓力施加到所述轉(zhuǎn)移襯底上。
42.權(quán)利要求40所述的方法，該方法還包括在(c)之前或在(c)過程中加熱所述襯底。
43.權(quán)利要求33所述的方法，該方法還包括在(b)之前排列所述一根或多根納米線。
44.權(quán)利要求43所述的方法，所述排列包括使用電場排列所述一根或多根納米線。
45.權(quán)利要求33所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)移襯底包含一個(gè)或多個(gè)器件接觸。
46.權(quán)利要求33所述的方法，該方法還包括在獲取的納米線上沉積一個(gè)或多個(gè)器件接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米線生長和獲取的體系和方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供納米線生長和摻雜的方法，包括使用硅前體的組合的用于外延取向納米線生長的方法。在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，提供通過犧牲生長層的使用提高納米線質(zhì)量的方法。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供用于將納米線從一個(gè)襯底轉(zhuǎn)移到另一個(gè)襯底的方法。
文檔編號(hào)C30B11/12GK102351169SQ20111019208
公開日2012年2月15日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者B·杜布羅, D·斯頓博, J·戈德曼, L·T·羅馬諾, S·莫斯特拉謝, 段鑲鋒, 潘堯令, 牛春明 申請人:納米系統(tǒng)公司