[发明专利]在金属氧化物基底上制造纳米结构的方法和薄膜器件

权利要求书

1.在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，包括下述步骤：

a)在所述金属氧化物基底(2)上形成金属聚集体(3)，

b)在覆盖有金属聚集体(3)的所述金属氧化物基底(2)上使纳米结构(1)气相生长，在一种或多种前体气体存在下加热所述基底，且纳米结构(1)的气相生长被金属聚集体(3)催化，

其特征在于：

-形成金属聚集体的步骤a)包括通过还原性等离子体处理将所述金属氧化物基底的表面还原的操作，致使在所述金属氧化物基底(2)的表面上形成金属聚集体微滴(3)，

-所述步骤a)形成金属聚集体和b)使纳米结构生长在单个相同的等离子体反应室(4)中接续进行，纳米结构的生长是通过CVD或PECVD直接在金属聚集体微滴(3)上进行的。

2.根据权利要求1的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于，在所述步骤a)形成金属聚集体和b)生长纳米结构的过程中，将金属氧化物基底(2)加热至高于或等于构成该金属氧化物(2)的金属的熔点的温度。

3.根据权利要求1或2任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于金属氧化物基底(2)由熔点低于或者等于300℃的金属的氧化物构成。

4.根据权利要求1至3任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于所述金属氧化物例如选自SnO₂、ZnO、ITO或In₂O₃。

5.根据权利要求1至4任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于金属氧化物基底(2)由覆盖有金属氧化物层的基底形成，所述金属氧化物层是不连续的并包含金属氧化物图案。

6.根据权利要求1至5任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于纳米结构(1)选自Si、Ge、SiGe、SiC、C或SiN。

7.根据权利要求1至6任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于等离子体反应器(4)是等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)反应器，将用于所述使纳米结构(1)气相生长的步骤b)中的前体气体在稀释气体中稀释，所述稀释气体通过蚀刻来限制金属聚集体(3)外的非晶元素沉积。

8.根据权利要求7的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于所述稀释气体是氢(H₂)。

9.根据权利要求1至8任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于所述还原性等离子体是氢等离子体，其中该氢等离子体处理法包括下述步骤：

-在等离子体反应器(4)的室中注入气态氢(H₂)，和

-在等离子体反应器(4)的室中在持续时间t过程中生成等离子体，金属聚集体微滴(3)的直径尤其取决于所述持续时间t。

10.根据权利要求1至9任一项的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法，其特征在于等离子体反应器(4)是射频等离子体增强的化学气相沉积(PECVD-RF)反应器，其中在氢等离子体处理操作过程中：

-该等离子体反应器(4)的室中的氢压为180mTorr至1000mTorr，对应于大约3分钟的在等离子体反应器(4)的室中的等离子体生成持续时间t，

-用于生成等离子体的射频功率密度为10至1000mW/cm²。

11.在金属氧化物基底(2)上沉积薄膜层的方法，其特征在于包括：

-如根据权利要求1至10任一项所述的在金属氧化物基底(2)上制造纳米结构(1)的方法的步骤a)和b)，其中将前体气体注入等离子体反应器(4)，以获得覆盖有结晶元素纳米线(5)的金属氧化物基底(2)，

-沉积非晶或多晶元素薄膜层的步骤，在此过程中，金属氧化物基底(2)的温度被控制在大约200℃，其中将相同前体气体注入所述等离子体反应器(4)，以使结晶元素纳米线(5)被非晶或多晶元素薄膜层(6)覆盖。