[发明专利]氮化物纳米带的制备方法

说明书

本发明提供了一种氮化物纳米带的制备方法，包括：刻蚀硅衬底，得到图形化硅衬底；在图形化硅衬底的壁面上生长氮化物外延层；对粘连在一起的图形化硅衬底与氮化物外延层结构，进行腐蚀去除图形化硅衬底，得到氮化物纳米带。本发明对Si衬底的晶向没有苛刻的要求，在Si(100)和Si(111)衬底上皆可进行降低生产成本，采用图形化衬底生长氮化物，生长氮化物的尺寸可控。

技术领域

本发明涉及半导体材料制备领域，特别涉及一种氮化物纳米带的制备方法，旨在获得尺寸和结构可控的氮化物纳米带。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，集成电路工艺水平的创新，芯片的集成度不断提高，光电子器件特征尺寸的不断减小，尺寸的缩小给工艺带来了极大的挑战。由于量子隧穿效应，加工线宽不能无限制的减小，而且当材料尺寸达到纳米级时会产生一系列由小尺寸引起的问题，因此纳米科学技术被认为是21世纪最具有发展前景的科学技术，它已推动材料、能源、信息、环境、生医学、农业、国防等各个领域的巨大变革。

氮化铝、氮化镓为直接带隙宽禁带半导体材料，禁带宽度分别为6.2eV、3.39eV，氮化镓、氮化铝等材料被称为第三代半导体材料。由于氮化铝、氮化镓有高的热导率，高熔点，耐腐蚀，较小的电子亲和能，带间跃迁发射波长可深入深紫外波段,可广泛应用于光电器件。同时，氮化铝与氮化镓相似的晶格结构和较小的晶格失配度，使得氮化镓和氮化铝异质结生长已成为光电器件研究中的热门。与单成分结构比较，纳米异质结具有独有特性和许多功能，因而有更多的应用范围。由于低维的纳米材料具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等纳米效应,其光、电、化学以及热性质与体材料相比发生明显的改变。在一些情况下，二维纳米材料比相应的大尺寸材料显示出更优越的性能。对二维纳米材料特性与应用的研究是目前纳米材料研究中的热点课题，二维纳米材料在功能器件中的应用将对电子、信息等领域产生积极的影响。

由于氮化物的应用领域极其广泛，因此氮化物半导体材料的制备显得尤其的重要。目前制备氮化镓和氮化铝纳米材料的方法有很多，有大量文献报道了用化学气相沉积法、分子束外延法、氢化物气相外延法和热分解法等方法；用碳纳米管模板法、直流电弧放电法、化学气相沉积法和金属有机化学气相沉积等方法制备氮化铝纳米材料。这些制备方法多采用的是自下而上的制备方法，利用自上而下的方法制备的人不多，且氮化镓和氮化铝的纳米材料的采用的是不同的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种自上而下制备氮化物纳米带的方法，采用MOCVD生长加湿法腐蚀的工艺，制备工艺简单，并能同时实现氮化镓和氮化铝纳米带的制备。

为实现上述目的，本发明提供了一种氮化物纳米带的制备方法。该氮化物纳米带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

刻蚀硅衬底，得到图形化硅衬底；

在图形化硅衬底的壁面上生长氮化物外延层；

对粘连在一起的图形化硅衬底与氮化物外延层结构进行腐蚀，去除图形化硅衬底，得到氮化物纳米带。

优选地，本发明氮化物纳米带的制备方法中，刻蚀硅衬底，得到图形化硅衬底的步骤中，经过刻蚀在硅衬底上形成的刻蚀面为平面。

优选地，本发明氮化物纳米带的制备方法中，硅衬底为Si(100)衬底；刻蚀硅衬底，得到图形化硅衬底的步骤包括：将Si(100)衬底进行光刻，并进行湿法腐蚀，得到贯通的条形槽，其中，条形槽的横截面呈倒梯形，具有朝向上方的左斜侧面和右斜侧面。在图形化硅衬底的壁面上生长氮化物外延层的步骤中，氮化物外延层生长于所述条形槽的左斜侧面和右斜侧面。

优选地，本发明氮化物纳米带的制备方法中，湿法刻蚀中，采用的刻蚀液为TMAH+IPA溶液。