[发明专利]一种刻蚀基板法外延定向生长氮化物纳米片网格的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法。

背景技术

AlN与GaN、BN一样是广泛应用的III-V族半导体材料。它具有低电子亲和势(＜0.25eV)可降低电子逸出功和与其相关的场发射开启电压；它的高熔点(2800℃)、高导热率、与Si基板的良好匹配(如：热膨胀系数相近等)、抗氧化、高强度和刚度等优点可有效提高其准一维阵列的热学、化学、力学稳定性，进而提高器件的场发射稳定性及可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法。

一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法，其特征在于：所述的刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AlN纳米片蜂窝状网格，首先，用含1-5％的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片1-20min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AlN纳米片。

所述的刻蚀Si基板时用的腐蚀液优选为浓度是2％的氢氟酸腐蚀液。

所述的刻蚀Si基板时用的腐蚀液优选为浓度是1％的盐酸腐蚀液。

所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗若干次2-5次。

所述的蒸发法为，在1200℃下通N₂气蒸发30-90分钟，炉管压力保持在1-10Torr下。

本发明的优点：

用刻蚀法在Si基板上原位自生出外延定向生长的控制模板，这种Si基板自生模板，与常规氧化铝多孔模板相比，可避免外加模板的杂质污染和清除模板时对所生长纳米结构的破坏。又因为Si基板表面的刻蚀沟槽是连通的，所以这种刻蚀基板法更适合外延定向生长纳米片网格结构。同时探讨了其生长机制，场发射实验发现这种AN纳米片的开启电压在3.2-5.0V/um之间，可比得上其他材料的相似结构如MnO3纳米带，CuO纳米带薄膜等，而且研究表明这一ALN纳米结构具有很高的场发射稳定性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为刻蚀基板法外延定向生长氮化物纳米片网格的原理图；

图1中，从上到下依次分为三块：第一块上面颜色较深的是非晶Si氧化层、下面颜色较浅的是Si基板，第二块是已刻蚀的Si基板，第三块是生长后的ALN网格图。

图2为刻蚀完Si基板表面图；

图3为生长初期图；

图4为ALN纳米网格图。

具体实施方式

实施例1

一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法，其特征在于：所述的刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AlN纳米片蜂窝状网格，首先，用含2％的氢氟酸腐蚀液刻蚀Si片1min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AlN纳米片。

所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗2次。

所述的蒸发法为，在1200℃下通N₂气蒸发30分钟，炉管压力保持在1Torr下。

实施例2

一种刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法，其特征在于：所述的刻蚀基板法外延定向生长AlN纳米片网格的方法为采用刻蚀Si基板和反应物气相蒸发法制备垂直排列的AlN纳米片蜂窝状网格，首先，用含2％的氢氟酸或盐酸腐蚀液刻蚀Si片10min，然后去除表面的氧化硅薄膜，用Al+AlCl₃作反应物放置在真空CVD炉的恒温区，刻蚀后的Si片作沉积基板放在出气端，用蒸发法制备出具有蜂窝状网格形状的AlN纳米片。

所述的去除表面的氧化硅薄膜的方法为，用丙酮和去离子水清洗3次。

所述的蒸发法为，在1200℃下通N₂气蒸发60分钟，炉管压力保持在3Torr下。

实施例3