[发明专利]硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列及其生长方法

权利要求书

1.一种硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列，其特征在于，包括：

Si(111)衬底(1)；

掩膜层(2)，生长于所述Si(111)衬底(1)上，所述掩膜层(2)制备有纳米孔阵列；

InAs(Sb)核纳米线层(3)，由生长于所述Si(111)衬底(1)上的InAs(Sb)核纳米线通过纳米孔阵列穿过掩膜层(2)而形成；以及

GaSb壳层(4)，生长于所述InAs(Sb)核纳米线(3)层上。

2.根据权利要求1所述的硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列，其特征在于，所述纳米孔阵列中的纳米孔规则排列，所述纳米孔直径为80-150nm。

3.根据权利要求1所述的硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列，其特征在于，所述掩膜层为Si的氧化物或Si的氮化物，厚度为20-30nm。

4.一种硅基InAs(Sb)/GaSb核壳异质结垂直纳米线阵列的生长方法，其特征在于，包括：

在Si(111)衬底(1)上生长一层掩膜层(2)，在所述掩膜层(2)制备有纳米孔阵列；

在Si(111)衬底(1)上生长InAs(Sb)核纳米线，这些InAs(Sb)核纳米线通过掩膜层(2)上的纳米孔阵列形成InAs(Sb)核纳米线层(3)；以及

在InAs(Sb)核纳米线层(3)上生长GaSb壳层(4)。

5.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，所述纳米孔阵列采用电子束曝光技术或纳米压印技术制备，纳米孔的直径为80-150nm。

6.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于，所述在Si(111)衬底(1)上生长InAs(Sb)核纳米线包括：

将Si(111)衬底(1)清洗后放入MOCVD腔室内，将Si(111)衬底(1)第一次升温至第一设定温度，待温度稳定后保持第一预定时间；

将Si(111)衬底(1)第一次降温到第二设定温度，通入AsH₃，保持第二预定时间；

将Si(111)衬底(1)第二次升温到InAs(Sb)核纳米线的生长温度，并通入TMIn、TMSb源，生长InAs(Sb)核纳米线。

7.根据权利要求6所述的生长方法，其特征在于：

所述将清洗好的Si(111)衬底(1)放入MOCVD腔室内所用时间不超过10min；

所述第一设定温度范围为600-670℃，第一预定时间至少10min；

所述第二设定温度范围为380-420℃，第二预定时间至少为5min，AsH3流量范围为1.0×10^-4-3.0×10^-4mol/min；

通过上述设定，在所述Si(111)衬底(1)上形成Si(111)B面。

8.根据权利要求6所述的生长方法，其特征在于，所述生长InAs(Sb)核纳米线的步骤中加入In材料；

其中，InAs(Sb)核纳米线的生长温度范围为520-585℃，TMIn流量范围为0.5×10^-6-1.1×10^-6mol/min，TMSb流量范围为0-5.0×10^-5mol/min

在生长InAs(Sb)核纳米线的步骤中。

9.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于，所述在InAs(Sb)核纳米线层(3)上生长GaSb壳层(4)包括：

InAs(Sb)核纳米线生长结束后，关闭TMIn源，在TMIn和TMSb源保护下，将Si(111)衬底(1)温度第二次降温到GaSb壳层(4)的生长温度；

待温度稳定后，关闭AsH₃，调整TMSb源流量，并通入TMGa源，生长GaSb壳层(4)；

先关闭TMGa源，待温度下降，再关闭TMSb源。

10.根据权利要求9所述的生长方法，其特征在于：

所述GaSb壳层(4)的生长温度范围为390-450℃；

所述TMGa流量范围为0.2×10^-6-0.5×10^-6mol/min，TMSb流量范围为1-2.0×10-6mol/min；

所述先关闭TMGa源，待温度下降，再关闭TMSb源的步骤中温度下降至300℃以下。