專利名稱：快速生長納米硅絲的方法
技術領域：
本發明涉及納米硅絲的生長方法。
背景技術：
納米材料以其優異的性能現在正得到越來越多的關注。納米硅絲由于其量子局域效應，具有良好的紅光發射性能，可望與傳統的硅基大規模集成電路結合，在光電器件中得到應用。此外，通過對納米硅絲摻雜，可制備出納米尺度的微型二極管和三極管，在納米電子領域發揮重要作用。但是到目前為止，低成本大產率的制備納米硅絲的方法還比較缺乏。
納米硅絲目前的制備方法一般有激光燒蝕法、加熱硅和硅氧化物粉末、氣相沉積法等，這些方法的普遍缺點是制備時間過長，制備溫度高，導致產率低，成本過高。
發明內容
本發明的目的是提供一種快速生長納米硅絲的方法。
本發明方法步驟如下首先將拋光硅片進行化學清洗，去除硅片表面的雜質，然后利用鍍膜設備在硅片表面鍍一層金屬膜作為催化劑，再將其置入快速熱處理設備中，在1～10秒內升溫至800～1250℃，于保護氣下熱處理10～500秒，冷卻，可在硅片表面產生大量硅納米絲。
上述的金屬膜可以是任意一種金屬膜，如金、鎳、鐵，通常，為了制備方便，以采用金膜為好。所說保護氣可以是氬氣或氮氣。
本發明采用快速熱處理，在鍍催化劑的硅片表面生長納米硅絲，熱處理時間短，只需要幾十秒就可制備出大量的納米硅絲，設備簡單，成本低，產率高，可望大規模推廣使用。
圖1是用本發明方法制得的樣品表面掃描電鏡照片。
具體實施例方式
采用2×2cm單面拋光的P型<100>單晶硅片，電阻率10～12Ω·cm作為襯底材料，用弱氫氟酸(5％)、丙酮和去離子水先后清洗，待烘干后用鍍膜機在表面鍍一層薄金膜作為催化劑。隨后將樣品置入快速熱處理設備的樣品架上，通氬氣作為保護氣。利用鉑銠合金熱電偶監測溫度。快速熱處理過程可采用一步到位法，在10秒內快速直接升溫至1150℃，在此溫度下保溫30秒，然后關閉熱源冷卻樣品。冷卻方式可采用水冷加風冷。
樣品冷卻后用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測生成的納米硅絲的表面形貌(見圖1)，從圖1中可以看到大量的納米硅絲已經形成，直徑從幾十納米到300納米不等，長度達10微米量級。這是由于高溫促使硅表面原子脫附并與金原子形成共融液滴(硅金合金的最低共熔點為363℃)，由于持續有硅原子進入液滴，導致合金中硅分量過飽和，不斷分凝出納米尺度的硅絲。
權利要求
1.快速生長納米硅絲的方法，其特征是步驟如下首先將拋光硅片進行化學清洗，去除硅片表面的雜質，然后利用鍍膜設備在硅片表面鍍一層金屬膜作為催化劑，再將其置入快速熱處理設備中，在1～10秒內升溫至800～1250℃，于保護氣下熱處理10～500秒，冷卻即可。
2.根據權利要求1所述的快速生長納米硅絲的方法，其特征是所說的金屬膜是金膜。
3.根據權利要求1所述的快速生長納米硅絲的方法，其特征是所說保護氣是氬氣或氮氣。
全文摘要
本發明公開的快速生長納米硅絲的方法步驟如下首先將拋光硅片進行化學清洗，去除硅片表面的雜質，然后利用鍍膜設備在硅片表面鍍一層金屬膜作為催化劑，再將其置入快速熱處理設備中，在1～10秒內升溫至800～1250℃，于保護氣下熱處理10～500秒，冷卻。本發明采用快速熱處理，在鍍催化劑的硅片表面生長納米硅絲，熱處理時間短，只需要幾十秒就可制備出大量的納米硅絲，設備簡單，成本低，產率高，可望大規模推廣使用。
文檔編號C30B29/00GK1528957SQ20031010800
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月15日 優先權日2003年10月15日
發明者汪雷, 盧曉敏, 楊德仁, 汪 雷 申請人:浙江大學