[发明专利]一种基于桥接生长的纳米线器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于桥接生长的纳米线器件的制备方法包括以下步骤：在具有导电层的衬底上制备凹槽结构，并在凹槽侧壁生长纳米线，使纳米线桥接凹槽两侧的导电层，同时该生长过程也会在凹槽内产生沉积物；通过在凹槽结构内设置牺牲层或牺牲条，或，通过在凹槽结构的背部开设凹槽，以使凹槽结构两侧的沉积物相互隔绝，以消除纳米线生长过程中带来的沉积物问题，从而使得凹槽结构两侧的电互联仅取决于桥接纳米线。其有益效果是：本发明解决了桥接纳米线生长过程中凹槽内的沉积物问题，从而确保了凹槽两侧的电互联仅由桥接纳米线决定，消除了导电沉积物对纳米线器件的影响，提高了桥接纳米线器件的性能。

技术领域

本发明涉及纳米线器件领域，特别涉及一种基于桥接生长的纳米线器件及其制备方法。

背景技术

纳米技术被认为是21世纪的三大科学技术之一。其中，纳米线由于其独特的一维量子结构，被认为是微纳电子器件和光子器件的基本结构。

尽管纳米线具有重要的应用前景，但是纳米线器件的实用化和产业化还需要解决一系列问题，其中的关键问题是如何对极其纤细的纳米线进行操控、组装和加工。目前，纳米线器件的制备，如Nanotechnology，24(2013)245306论文中公开的，通常包括以下复杂的步骤：1.在衬底上生长纳米线；2.将纳米线从衬底上剥离下来，转移至另一衬底表面，并实现平行有序排列；3.在纳米线的两端镀上金属电极。

然而，上述制备方法存在以下缺点：工艺步骤复杂；纳米线的剥离与排列等步骤，需要采用各种化学试剂，会污染(或损伤)纳米线表面；而且由于金属电极与纳米线之间属于物理接触，纳米线与电极的接触面积很小，因此使得金属电极与纳米线之间电接触特性很差、附着不牢固。

为此，人们提出纳米线的桥接生长工艺，例如：ZL 201110144804.5；Nanotechnology，15(2004)L5-L8中公开了一种纳米线的桥接生长工艺：在纳米线的生长过程(上述步骤1)中，同时实现纳米线的排列、以及纳米线与电极之间的互联，从而简化器件的制备。但是这些方法存在以下缺点：1.需要在衬底上制备半导体台阶(或凹槽)，该台阶(或凹槽)与衬底之间必须电隔离(即采用电绝缘层)；2.这种三层结构(台阶、电绝缘层、以及衬底)的制备，需要采用晶片键合或离子注入等工艺在衬底内部形成电隔离层，制备工艺复杂。

为了进一步简化制备工艺，申请人在中国专利申请201610213762.9中公开了一种基于桥接生长的纳米线器件及其制备方法，其是在具有凹槽结构的绝缘衬底上镀导电层，将三层结构简化为两层结构(即导电层与绝缘衬底)，以降低制备难度。

但是，上述两种纳米线的桥接生长方案，都存在一个问题：在纳米线生长时，凹槽底部也会沉积上物质，从而使凹槽两侧的电绝缘特性被破坏(相当于在桥接纳米线的两端之间产生了旁路电流)。

综上所述，如何解决凹槽底部的沉积物问题，制备出高性能、低成本的纳米线器件，是本领域的技术人员亟需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉的桥接纳米线器件及其制备方法。

本发明提供了一种基于桥接生长的纳米线器件，其技术方案为：

一种基于桥接生长的纳米线器件，包括设置有凹槽结构的衬底、导电层和纳米线，其特征在于：所述导电层设置在所述凹槽结构的两侧，一侧壁上的导电层作为纳米线器件的源电极，另一侧壁上的导电层作为纳米线器件的漏电极，所述源电极与所述漏电极通过所述纳米线连接；所述凹槽结构的底部设置有牺牲层或牺牲条，或，所述凹槽结构的背部设置有贯穿衬底和沉积物的凹槽，使得凹槽两侧的沉积物相互隔绝。

本发明提供的一种基于桥接生长的纳米线器件还可具有如下附属技术方案：

其中，所述牺牲层选择能够被腐蚀且耐高温的材质。

其中，所述牺牲层为氧化硅层。