一种电场控制在单晶硅基片表面制备纳米结构的方法

摘要

一种电场控制在单晶硅基片表面制备纳米结构的方法，属于纳米材料技术领域，按以下步骤进行：（1）选用n型Si（111）硅圆晶片，切割制成长方形的单晶硅基片；（2）固定于分子束外延室的真空室样品台上；在真空条件下加热清洁其表面；（3）向表面沉积Au原子，获得具有不同重构的表面结构；（4）将In沉积到单晶硅基片中心，获得矩形薄膜片层；（5）施加直流电场驱动电迁移，控制电迁移扩散，获得准二维金属纳米结构。本发明通过预先沉积在硅表面的异质金属膜层将在电场作用下发生定向的迁移扩散，扩散的结果是原始膜层均匀展宽而表面形貌不被破坏，有效地消除某些结构缺陷，如使薄膜表面普遍存在的三维岛状结构趋于平整化，实现原子级表面加工。

主权项

一种电场控制在单晶硅基片表面制备纳米结构的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)选用镜面抛光的电阻率为50～100Ω·cm的n型Si(111)硅圆晶片，沿长边平行于<1‑10>方向进行切割，制成长方形的单晶硅基片；(2)将单晶硅基片固定于分子束外延室的真空室样品台上；在真空室气压≤2×10^‑8Pa的超高真空条件下，将单晶硅基片加热至1473±10K并保持2～6s，清洁其表面；(3)通过蒸发源向表面经过清洁的单晶硅基片表面沉积0.1～1层Au原子，在单晶硅基片表面获得具有不同重构的金吸附单晶硅表面结构；沉积时控制真空室气压≤1×10^‑7Pa，单晶硅基片温度为873±10K；所述的不同重构的金吸附单晶硅表面结构是指7×7、(7×7+5×2)、5×2、(5×2+α‑√3×√3)、α‑√3×√3或β‑√3×√3表面结构；沉积金属的单原子层数表示金属的覆盖度，一个单原子层对应于表面上每平方厘米包含7.8×10¹⁴个原子；(4)将金属In在室温下通过分子束外延室内的掩模上的狭缝窗口蒸发沉积到单晶硅基片中心位置，在单晶硅基片上获得矩形薄膜片层，矩形薄膜片层的厚度为2.0±0.2ML；(5)沿着<1‑10>方向对单晶硅基片上的矩形薄膜片层施加直流电场开始驱动电迁移，控制矩形薄膜片层的电迁移扩散，电流强度为0.1～0.5A，施加电流的时间为1～60min，施加电场时单晶硅基片的温度为630～763K，在单晶硅基片表面获得准二维金属纳米结构。