[发明专利]一种基于纳米筛掩模的纳米光电器件制备方法有效

专利信息
申请号: 201710471122.2 申请日: 2017-06-20
公开(公告)号: CN107180897B 公开(公告)日: 2019-07-12
发明(设计)人: 徐智谋;李泽平;江睿;屈小鹏 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: H01L33/00 分类号: H01L33/00;H01L33/20
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 杨采良
地址: 湖北省武汉*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 纳米 筛掩模 光电 器件 制备 方法
【说明书】:

发明主要属于纳米光电器件制备领域,具体涉及一种基于纳米筛掩模的纳米光电器件制备方法。通过人工生成的纳米孔阵列膜(支撑层)制备获得纳米筛掩模;将制备好的纳米筛掩模转移到光电器件上得到样片;采用沉积或刻蚀技术对样片进行沉积或刻蚀;利用物理或者化学方法去除纳米筛掩模,在光电器件上得到纳米阵列结构。本发明通过人工低成本获得的纳米筛做掩模,采用纳米加工技术,制备大面积的均匀纳米孔、纳米点、纳米柱和纳米圆台阵列,从而获得纳米结构光电器件。该技术的发现与突破,将使得大面积、低成本制备半导体表面有序纳米结构阵列成为可能,对推动纳米结构半导体器件的应用意义重大。

技术领域

本发明主要属于纳米光电器件制备领域,具体涉及一种基于纳米筛掩模的纳米光电器件制备方法。

背景技术

半导体表面有序纳米结构阵列元器件性能优异,在材料、信息、新能源、环境和生物医学等领域具有广泛的应用。纳米材料研究的热点已转向以纳米结构器件和量子器件为背景的对纳米阵列组装体系的研究。纳米阵列是纳米颗粒、人造原子、纳米线、纳米棒、纳米环、纳米管及纳米尺度的通道和孔洞等作为纳米结构的物质单元,并把这些物质单元按照一定的规则排列起来形成的阵列。纳米阵列的使用使材料的小型化、智能化以及元件的高集成、高密度存储和超快传输等成为可能。目前常用的制备方法包括掩模法和非掩模法,具体有:纳米压印技术、全息曝光技术、聚焦离子束刻蚀技术、电子束等纳米光刻技术等。但是这些方法都需要昂贵的设备作为支撑,并且很难实现大面积(如生产中通用2~4英寸及以上半导体芯片)纳米孔或纳米柱等纳米阵列的制备。因此,纳米制备技术一直是困扰半导体纳米器件走向大规模应用的关键难题之一。目前在低成本制备大面积半导体表面有序纳米结构阵列方面还没有一个很好的方法。

发明内容

针对上述问题,本发明提供了一种基于纳米筛掩模的纳米阵列制备方法。本申请中纳米筛掩模包括支撑层和掩模层,提高了纳米掩模的支撑性,便于实现在大面积器件上制备纳米阵列。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种基于纳米筛掩模的纳米光电器件制备方法,所述纳米筛掩模包括支撑层和掩模层;

将纳米筛掩模转移到光电器件上,掩模层与光电器件接触,去除支撑层得到样片;

采用沉积或刻蚀技术对样片进行沉积或刻蚀;

利用物理或者化学方法去除掩模层,在光电器件上得到纳米阵列结构;

所述支撑层为人工生成纳米孔阵列膜;

所述掩模层通过在支撑层表面上采用表面物理或化学沉积方法得到,所述掩模层的结构与支撑层的表面结构相同。

进一步地,所述掩模层为具有纳米孔阵列的纳米筛,对样片进行刻蚀后除去所述掩模层,在光电器件得到纳米孔阵列结构。

进一步地,所述掩模层为具有纳米孔阵列的纳米筛,对样片进行表面沉积获得纳米点阵列后除去掩模层,在光电器件得到纳米点阵列结构。

进一步地,以纳米点阵列结构为掩模板,刻蚀表面有纳米点阵列结构的光电器件,去除纳米点阵列结构得到表面为纳米柱或纳米圆台阵列结构的光电器件。

进一步地,所述纳米柱或纳米圆台阵列结构通过调节刻蚀时间来获得。

进一步地,所述沉积方法采用真空热蒸发、直流溅射、磁控溅射法、射频溅射、脉冲激光沉积、分子束外延生长法、等离子增强化学气相沉积(PECVD)或化学镀中的任一种。

进一步地,所述掩模层的纳米孔径范围为1nm~1000nm。

进一步地,所述掩模层的材料可选但不限于铝、镍、铬、金或二氧化硅;在样片上沉积的材料是金属、无机化合物或者有机化合物。

进一步地,所述刻蚀选择电感耦合等离子体刻蚀或者反应离子束刻蚀。

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