[发明专利]一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法

权利要求书

1.一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，其特征在于，该方法借助选择性刻蚀和沉积技术，以诱导金属纳米颗粒为引导颗粒，采用热蒸发或EBE方法有效控制引导颗粒的尺寸，采用IPSLS纳米线生长模式制备嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构，三维纳米线螺旋结构与上下两端金属电极形成回路，从而完成有效的电路连接；

所述制备方法包括以下步骤：

101、利用光刻技术在衬底(1)的背面进行图案化处理以留出刻蚀区域，用湿法刻蚀工艺对衬底(1)进行剪薄处理，使得未刻蚀高度保留在2-3μm，然后沉积一层高熔点金属材料作为底电极(4)，洗去背部光刻胶，步骤101中所述高熔点金属材料包括Au、Ni、Fe、Pb、Pt或其合金材料；

102、步骤101后，利用光刻技术对衬底(1)的正面进行图案化设计，刻蚀出引导沟道后再进行二次光刻，留下平面圆柱体光刻胶阵列；

103、步骤102后，淀积与底电极(4)同种或不同种高熔点金属层作为顶电极(2)，洗去光刻胶；以上表面高熔点金属层为掩膜，通过刻蚀工艺对硅衬底进行循环刻蚀，得到具有侧壁沟道的圆柱阱结构，并对整个衬底进行氧化处理；

104、步骤103后，在衬底上表面高熔点金属层局部区域图案化沉积金属诱导材料，将样品的残胶洗净后转移到PECD腔室中，覆盖一层非晶前驱体层；

105、以诱导金属纳米颗粒为金属引导催化颗粒形成催化颗粒区(5)，通过平面纳米线(IPSLS)生长技术获得沿着圆柱阱侧壁生长的三维纳米线螺旋结构(3)；

106、将上下两电极分别与电源正负极进行连接，三维纳米线螺旋结构(3)与上下两端金属电极形成回路，从而完成有效的电路连接，实现电流回路；

步骤105中所述平面纳米线(IPSLS)生长技术包括以下步骤：首先利用氢等离子体除去催化颗粒区(5)的金属引导颗粒表面的氧化层形成金属催化液滴，然后沉积一定厚度的非晶前驱体薄膜，接着在一定温度条件下退火生长纳米线，最后利用氢等离子体去除残余非晶前驱体。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，其特征在于，所述的衬底(1)指可以被不同刻蚀方法刻蚀的材料，包括硅衬底、SOI衬底、石英片、柔性叠层衬底，SiNx/SiO 2。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，其特征在于，步骤103中所述的刻蚀工艺包括对衬底(1)进行ICP-BOSCH工艺刻蚀和对叠层衬底(1)进行选择性湿法刻蚀，最终都得到带有平行沟道的圆柱阱结构。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，其特征在于，步骤103中所述圆柱阱结构是以可作为电极使用的金属为掩模，作为电学连接的基础。

5.根据权利要求1所述的一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，其特征在于，步骤105中所述金属诱导纳米颗粒包括In、Sn、Bi、Ga、Fe、Au或其合金材料。

6.根据权利要求1所述的一种嵌入式跨表面生长三维纳米线螺旋结构的制备方法，其特征在于，步骤106中所述将上下两电极分别与电源正负极进行连接，包括在电路中串联上合适大小的电阻，防止电路发生短路现象。