[发明专利]硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计及制备方法

权利要求书

1.一种硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计，其特征在于，该应变计包括绝缘体上硅圆片（1），以及覆盖在绝缘体上硅圆片（1）上的氧化层（9），绝缘体上硅圆片（1）上开有深槽，且深槽的侧壁和底面均设有氧化层，在深槽相对的两个侧壁上分别设有一个生长纳米线的窗口（2），该窗口（2）上设有锡纳米颗粒催化剂层（6），锡纳米颗粒催化剂层（6）上生长硅锗异质结纳米线阵列（5），两个生长纳米线且相对的窗口（2）通过该硅锗异质结纳米线阵列（5）相连接。

2.根据权利要求1所述的硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计，其特征在于：所述的硅锗异质结纳米线阵列（5）的阵列密度20-70每平方微米，硅锗异质结纳米线阵列（5）中的硅锗异质结纳米线的半径为20-80纳米。

3.一种权利要求1所述的硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

第一步，利用热氧化方法在绝缘体上硅圆片（1）上表面形成保护氧化层，制成带有氧化层的绝缘体上硅圆片；

第二步，开深槽：通过光刻和反应离子刻蚀方法，在第一步制得的带有氧化层的绝缘体上硅圆片上开深槽；

第三步，开出生长纳米线的窗口（2）：利用光刻定位工艺，去除位于深槽两侧壁上的用于生长纳米线的窗口上的氧化层，形成生长纳米线的窗口（2）；深槽两侧壁上，除了窗口（2）以外的其余位置都覆盖有氧化层；

第四步，利用电沉积方法，在生长纳米线的窗口（2）表面上得到锡纳米颗粒催化剂层（6）；

第五步，利用溶液气相法，在锡纳米颗粒催化剂层（6）表面同步生长突变界面的硅锗异质结纳米线，制成硅锗异质结纳米线阵列（5），使得深槽两侧壁上的生长纳米线的窗口（2）之间通过硅锗异质结纳米线阵列（5）相连。

4.根据权利要求3所述的硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计的制备方法，其特征在于，所述的第五步中的硅锗异质结纳米线的制备方法包括以下步骤：

步骤501）在450-470℃，热分解笨硅烷产生硅烷气体，做为前导气体，利用前导气体在锡纳米颗粒催化剂层（6）表面生长硅纳米片段（7）；

步骤502）将温度降至420-440℃，停止硅纳米片段（7）的生长，同时向烧瓶中注入三苯基锗烷液体，热分解产生锗烷气体，作为锗纳米片段（8）的前导气体，在硅纳米片段（7）上生长锗纳米片段（8）；

步骤503）周期性重复步骤501）和步骤502），形成突变界面的硅锗异质结纳米线，直至该硅锗异质结纳米线连接深槽两侧壁上的生长纳米线的窗口（2）。

5.根据权利要求3所述的硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计的制备方法，其特征在于，所述的第二步包括以下过程：步骤201）采用反应离子刻蚀工艺，在绝缘体上硅圆片(1)上刻蚀形成深槽，使得绝缘体上硅圆片(1)中的硅层剩300-500纳米厚，步骤202）利用热氧化工艺，使整个绝缘体上硅圆片(1)覆盖一层氧化层，步骤203）利用反应离子刻蚀工艺，采用氢氟酸溶液，去除深槽底部的氧化层，步骤204）对深槽底部进行一次反应离子刻蚀，去除位于深槽下方的绝缘体上硅圆片(1) 硅层中的部分硅，使得深槽底部的两侧留出厚度为200-400纳米的硅，步骤205）利用热氧化工艺，在深槽的底部和侧壁上，形成30-60纳米厚度的氧化层。

6.根据权利要求3、4或5所述的硅锗异质结纳米线阵列作为敏感元件的应变计的制备方法，其特征在于，所述的第四步中，将绝缘体上硅圆片(1)浸没在由混合水溶液和表面活性剂溶液按照体积比为1: 6-15组成的微乳液中，其中，混合水溶液由摩尔浓度为0.01-0.05 mol/L的锡盐溶液和摩尔浓度为0.2-0.4 mol/L的氢氟酸溶液组成，表面活性剂溶液是由顺丁烯二酸二异辛酯磺酸盐和正庚烷溶液混合组成，形成摩尔浓度为0.2-0.4mol/L的表面活性剂溶液；在室温下，对微乳液超声处理20-40分钟，形成半径为5-10纳米的锡纳米颗粒催化剂层，其密度500-1200每平方微米。