在硅上无金属合成外延半导体纳米线的方法

摘要

本发明涉及纳米线在衬底上的外延生长。特别地，本发明涉及不使用Au作为催化剂在硅衬底上生长纳米线。在本发明的方法中，在衬底的钝化表面上提供氧化物模板。该氧化物模板为随后的纳米线生长划定多个成核开始位置。根据一个实施方案，使用有机薄膜形成氧化物模板。

主权项

制造包含从硅衬底表面外延生长的纳米线的纳米结构化器件的方法，该方法的特征在于下列步骤：‑（a）硅衬底的表面的氢终结以临时钝化表面；‑（b）在硅衬底的表面上提供氧化物模板，该氧化物模板具有划定多个成核开始位置的结构；‑（c）在硅衬底的表面上的由氧化物模板划定的成核开始位置中生长纳米线；其中（i）提供氧化物模板的步骤包括在生长纳米线的步骤之前的预处理，包括下列步骤：‑（b’’:1）在衬底表面上施加有机薄膜；和‑（b’’:2）提供成核开始期，其中控制时间和环境方面的条件以便在衬底表面上发生部分氧化，该部分氧化至少部分由所施加的有机薄膜或有机薄膜残留物引导，从而在氧化物模板的结构和有机薄膜或有机薄膜残留物的结构之间产生关联；或者（ii）提供氧化物模板的步骤包括（b’）在衬底上施加挥发性物类薄层，该挥发性物类薄层形成氧化物模板；且生长纳米线的步骤包括（c’）提供确保纳米线的成核受氧化物模板引导的在时间、压力和温度方面的条件。2. 根据权利要求1的方法，其中氧化物模板的结构是自组装的。3. 根据权利要求1或2的方法，进一步包括图案化以形成氧化物模板的结构的步骤。4. 根据权利要求1或2的方法，其中氧化物模板由硅氧化物形成，其中该硅氧化物包括SiO，所述氧化物模板充当催化剂层，且在生长纳米线的步骤中，纳米线在所述氧化物模板上成核和生长。5. 根据权利要求1或2的方法，其中氧化物模板形成生长抑制性掩模，在该掩模中具有划定成核开始位置的孔或弱化点，并在生长纳米线的步骤中，纳米线在生长抑制性掩模的孔或弱化点中成核和生长。6. 根据权利要求1的方法，其中在有机薄膜中形成渗透性提高的多个局部区域或裂纹，且衬底表面上的局部氧化在所述渗透性提高的区域处或在所述裂纹处发生。7. 根据权利要求1的方法，其中成核开始期包括使衬底暴露在湿气或氧化物质中。8. 根据权利要求1的方法，其中有机薄膜在衬底表面上形成局部残留物，并控制氧化方法以便除了在不完全氧化或未氧化的被有机残留物覆盖的区域外，实现衬底表面的基本完全氧化，由此在随后的纳米线生长步骤中，纳米线在衬底上的之前被有机残留物覆盖的位置中成核和生长。9. 根据权利要求1或2的方法，其中提供氧化物模板以划定成核开始位置的步骤包括在衬底表面上形成硅氧化物簇，其中该硅氧化物包括SiO，这些硅氧化物簇在随后的纳米线生长步骤中充当催化剂粒子。10. 根据权利要求1的方法，其中提供氧化物模板以划定成核开始位置的步骤包括在衬底表面上形成有机薄膜的残留物，这些残留物在随后的纳米线生长步骤中充当催化剂粒子。11. 根据权利要求1的方法，其中提供氧化物模板以划定成核开始位置的步骤包括在衬底表面上形成有机薄膜的残留物，这些残留物局部改变衬底表面，且这些局部变化在随后的纳米线生长步骤中充当成核开始位置。12. 根据权利要求1的方法，其中在成核开始期在有机薄膜中自发形成孔，所施加的有机薄膜在随后的纳米线生长步骤中充当掩模且纳米线在掩模中的孔中生长。