3C-SiC奈诺晶须之合成方法及3C-SiC奈诺晶须

摘要

提供一种可控制直径及长度且可在Si基板上成长且甚安全且制造成本甚低之3C-SiC奈诺晶须之合成方法以及可见光之发光波长为不同之3C-SiC奈诺晶须。此方法系于Si基板(1)上堆积由金属元素所构成之薄膜(2)，而将此Si基板(1)配置于电浆CVD装置上，于氢气与烃所组成之电浆中以一定之基板温度保持一定时间而形成3C-SiC奈诺晶须。对金属液体粒子(3)溶入Si基板(1)之Si与电浆中之C成过饱和状，于金属液体粒子(3)上成长出3C-SiC奈诺晶须(4)，晶须表面系以H为终端且使直径保持一定，晶须之根本之金属液体粒子(3)系取入Si基板(1)之Si而潜入Si基板(1)中。此3C-SiC奈诺晶须可作为整合于Si制程之发光材料使用，若混载以量子封入效果为基础而可发光之3C-SiC奈诺晶须装置与Si装置则可形成极为有用之装置。

主权项

1.一种3C-SiC奈诺晶须之合成方法,其特征为:于Si基 板上堆积着厚度控制在5nm至105nm范围内之由选自Fe 、Co、Ni中任一种金属元素或复数种金属元素所构 成之薄膜,而将此Si基板在由氢气与烃所构成之电 浆中以800℃至1100℃之基板温度保持一定时间而形 成。 2.如申请专利范围第1项之3C-SiC奈诺晶须之合成方 法,其系控制由前述金属元素所构成之薄膜之厚度 而控制晶须之直径者。 3.如申请专利范围第1项之3C-SiC奈诺晶须之合成方 法,其系控制前述基板在电浆中保持之温度及时间 而控制晶须之成长者。 4.如申请专利范围第1项之3C-SiC奈诺晶须之合成方 法,其中,前述金属元素为Fe而前述烃为以化学组成 式CnH2n+2表示之石蜡烃。 5.如申请专利范围第1项或第3项之3C-SiC奈诺晶须之 合成方法,其中,前述电浆系微波电浆。 6.一种3C-SiC奈诺晶须,其特征在于:其化学组成式为 以SiC表示,并形成立方晶格,且直径为8nm至50nm之任 一者,在晶须之轴方向上有均一之直径。 7.如申请专利范围第6项之3C-SiC奈诺晶须,其中,前 述晶须之根部系被埋入固定于Si基板中,并于Si基 板表面成长成略垂直状。 8.如申请专利范围第6项之3C-SiC奈诺晶须,其中,前 述发光波长系依前述晶须之直径而不同者。 9.如申请专利范围第1项之3C-SiC奈诺晶须之合成方 法,其中,前述3C-SiC奈诺晶须之根部系被埋入固定 于前述Si基板中。 10.如申请专利范围第1项之3C-SiC奈诺晶须之合成方 法,其中,前述晶须之直径设在8nm至50nm之范围。 11.如申请专利范围第6项之3C-SiC奈诺晶须,其中,改 变前述3C-SiC奈诺晶须之直径,并依该3C-SiC奈诺晶须 之光激萤光(PL)将发光特性设为Epeak=2.16+32dm0-2(式 中,Epeak表示光激萤光之尖峰能量,dm0系前述3C-SiC奈 诺晶须之直径中存在最多者之直径(以nm表示))。 12.如申请专利范围第6项之3C-SiC奈诺晶须,其中,依 前述3C-SiC奈诺晶须之光激萤光(PL)的发光特性系以 Epeak=2.16+32dm0-2表示(式中,Epeak表示光激萤光之尖峰 能量,dm0系前述3C-SiC奈诺晶须之直径中存在最多者 之直径(以nm表示))。 图式简单说明: 第1图为本发明之3C-SiC奈诺晶须之形成结构之示意 图,(a)为堆积金属薄板所形之Si基板之断面模式图, (b)为Si基板上之金属液体微粒子之分布状态之断 面模式图,(c)为晶须之成长状态之断面模式图。 第2图(a)为试料表面之SEM(电子扫描显微图Scanning Electron Microscopy)像之示意图。第2图(b)为已形成之3 C-SiC奈诺晶须之直径之分布示意图。 第3图为以TEM测量之本实施例之晶须之TEM像及电子 线折射像之示意图。 第4图为于Si基板上之晶须上集光而在室温下测量 之共焦点微拉曼(Raman)光谱之测量结果之图表。 第5图为3C-SiC奈诺晶须之直径之基板温度及Fe薄膜 之膜厚依存性之示意图,(a)为基板温度依存性,(b) 为薄膜之膜厚依存性。 第6图为自Si基板之孔部成长出3C-SiC奈诺晶须之状 态之示意图,(a)为试料表面之SEM像,(b)为试料断面 之SEM像。 第7图为在室温测量之PL光谱之图表。 第8图为PL之尖峰能量与3C-SiC奈诺晶须之直径之关 系之示意图表。 第9图为3C-SiC结晶构造之示意图。