一种超长芯-壳结构硅纳米线及其制备方法

摘要

本发明属于纳米材料技术领域，具体为一种超长芯-壳结构硅纳米线及其制备方法。这种硅纳米线具有直径小，长度长，结晶性良好，氧化硅壳层厚等特点。其中纳米线的直径为5nm左右，长度可达数十微米至数百微米。硅纳米线的生长方向为[111]方向。包围于硅纳米线外围的氧化硅壳层厚度为25nm左右。厚实的氧化硅壳层，将提高硅纳米线的机械强度，增强硅纳米线的抗氧化能力，使硅纳米线的物理性质保持稳定。超长的硅纳米线将使该纳米材料获得更广泛更方便的应用。

主权项

一种超长芯‑壳结构硅纳米线的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)清洗衬底选用电阻率为5‑10Ωcm，P型Si(100)单晶片为衬底，生长硅纳米线前，先对硅衬底进行清洗；(2)淀积Fe薄膜将清洁后的硅衬底片放入超高真空分子束外延系统内，在真空室内加热蒸发Fe源，在硅片表面淀积一层厚度为0.8‑1.2nm的Fe薄膜，作为生长硅纳米线的催化剂；(3)生长硅纳米线将淀积有Fe膜的硅衬底从真空室中取出，移入管式退火炉进行退火，退火时管内通入由氮气和氢气混和组成的保护气体，气体总流量控制在150‑170L/h，退火温度1100‑1120℃，退火时间为30‑35分钟；退火结束后，在退火炉中自然冷却到室温，即得到超长芯‑壳结构的硅纳米线，其中间的芯为硅纳米线，直径为5～5.5nm，硅纳米线的生长方向为[111]方向，长度为50微米～800微米；壳层为非晶态氧化硅，厚度为22～28nm。