用VLS机制制备硅纳米线的生长阶段研究

在镀Ni的Si衬底上用硅烷高温分解的方法由VLS机制制备了硅纳米线，在不同的实验条件下研究了VLS机制生长的三个阶段：结晶阶段、共熔阶段和生长阶段，特殊条件下制备的处于结晶阶段的长度仅几十纳米的硅纳米线显示硅纳米线是从催化剂颗粒中长出来的，观察到的硅纳米线的生长过程说明VLS机制在纳米尺度仍然有效，可用于各种材料纳米线的制备。     

硅纳米线的制备与生长机理

硅纳米线是一种新型的一维半导体光电材料.本文较系统地介绍了硅纳米线在制备技术、生长机理方面的研究现状与最新进展,主要就激光烧蚀法、化学气相沉积法、热气相沉积法及溶液法等制备方法和基于气-液-固机理的生长机理、氧化物辅助生长机理及固-液-固生长机理等作了较为详尽的论述.     

热蒸发铜粉法制备硅纳米线的研究

研究发现,热蒸发铜粉即可在硅衬底上直接生长出硅纳米线.场发射电子扫描电镜和透射电镜分析表明,纳米线的形貌、结构及生长机制,随沉积区域的不同而变化.在高温沉积区,硅纳米线高度弯曲且相互缠绕,按气-液-固机制生长;在低温沉积区,高度定向生长的直硅纳米线,规整地排列在硅衬底表面,其生长机制是氧化辅助生长机制.     

硅纳米线的现代制备方法

硅纳米线是一种新型的一维纳米材料，其独特的物理特性，使其在光电器件，纳米器件以及微电子电路上有很好的应用。简要概括了目前大规模制备硅纳米线的主流技术：激光烧蚀法、化学气相沉积法、热蒸发法以及金属辅助化学腐蚀法。     

图形化硅纳米线阵列的制备

本文主要研究了在常态(常温、常压等)条件下,利用金属催化化学腐蚀方法在硅片表面上大面积制备排列整齐、取向一致的硅纳米线阵列.同时,出于对后续制作硅纳米线传感器考虑,利用微电子标准加工工艺,以氮化硅做掩膜,通过选择合适的实验参数,在硅片表面选择性生长纳米线阵列,得到图形化的硅纳米线阵列.     

用催化剂控制硅纳米线直径的研究

本文研究了固－液－固（SLS）生长机制中催化剂与硅纳米线直径的关系。发现Si片上沉积的催化剂厚度和种类对硅纳米线的直径都有一定的影响，当使用Ni做催化剂时，硅纳米的直径与Ni膜厚度有关。其中硅纳米线的最大直径随催化剂厚度减小而减小，但最小直径基本不改变，当用Au做催化剂时，硅纳米线的平均直径和直径分布最小（10nm-20nm）。但硅纳米的直径不随Au膜厚度减小而减小。     

Si纳米线的生长机制及其研究进展

si纳米线及其阵列是近年内新发展起来的准一维半导体光电信息材料,在场效应器件、单电子存储器件、光探测器件、场发射器件、纳米传感器件和高效率发光器件以及集成技术中具有潜在的应用.本文以气-液-固(VLS)生长机制为主线,介绍与评论了近5年来Si纳米线在制备与合成技术方面所取得的一些最新进展.其主要内容包括Si纳米线的各种金属催化生长和氧化物辅助生长,最后指出了今后该研究的发展方向.     

氧化物辅助生长硅纳米线

氧化物辅助生长机理是近年来在合成硅纳米线的过程中发展起来的一种研究一维纳米材料生长的机理,根据此机理已经制备出了多种一维纳米材料.介绍了氧化物辅助生长机理及其根据此机理制备硅纳米线的制备方法,载气、压力及原料等不同条件对合成硅纳米线的影响等进展情况,并对其发展作了展望.     

硅纳米线的制备技术

硅纳米线作为一种新型的一维纳米材料,在纳米电子器件、光电器件及集成电路方面具有很好的应用前景.介绍了硅纳米线在制备方面的国内外研究现状与进展,重点讨论了基于金属催化气-液-固(VLS)生长机理、氧化物辅助生长机理的硅纳米线制备及模板法等制备硅纳米线的研究成果、特点及生长机理.与金属催化VLS生长机理相比,氧化物辅助生长硅纳米线不需要金属催化剂,能避免金属污染,保证了硅纳米线的纯度,因而是今后深入研究的方向.     

基于气液固机理的大批量InN纳米线生长

采用气液固机理生长了大批量均匀的InN纳米线,扫描电镜图像显示出这些光滑纳米线的平均直径和长度分别为65nm和15μm。高分辨透射电镜、选区电子衍射、微区拉曼散射光谱结合EDS能谱说明了纳米线为六方纤锌矿结构单晶,并证实了纳米线的生长遵循气液固生长机理。纳米线的光致发光光谱在1.89eV附近有一发光峰。改变NH3的流量可以调控纳米线的形貌和生长方向,我们从能量角度对此进行了解释。     

硅基径向纳米线阵列的制备及其机理研究

采用金属辅助化学刻蚀(MACE)的方法在硅衬底上制备出尺寸可控、表面光滑的硅纳米线阵列.利用扫描电子显微镜等检测仪器对所制备的硅纳米线样品进行了表征,研究了附银时间和双氧水浓度等工艺参数对硅纳米线生长的影响.结果表明,在附银时间为60 s、双氧水浓度为1.0 mol/L条件下,能够得到较为均匀、规则的硅纳米线阵列.此外,探讨了银辅助刻蚀硅纳米线的形成机理.     

硅衬底上有序氮化铝纳米线阵列的生长

在450℃反应温度下,利用无水三氯化铝与叠氮化钠在25mL的不锈钢反应釜中直接反应,成功地在硅片衬底上制备了六方单晶氮化铝（h—AlN）纳米线有序阵列。这些纳米线呈长直线状,粗细均匀,直径约为100nm,长度均在几个微米以上。所有纳米线生长方向一致,而且与硅片衬底垂直。经过分析,纳米线由气液固机制生长而成.     

气-液-固法在半导体纳米线生长中的应用

气-液-固法(VLS)是目前生长各种准一维纳米结构的主要工艺技术.本文首先介绍了VLS的生长原理,然后以生长机制为主线,着重评论了近3-5年内它在ZnO、GaN、Si以及SiC等纳米线及其阵列合成中应用的某些新进展.最后提出了改进VLS方法的几项措施,并展望了它的今后发展趋势.     

化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展

SiC纳米线具有优良的物理、化学、电学和光学等性能,在光电器件、光催化降解、能量存储和结构陶瓷等方面得到广泛应用.其制备方法多种多样,其中化学气相沉积法(CVD)制备SiC纳米线因具有工艺简单、组成可控和重复性好等优点而备受关注.近年来,在化学气相沉积法制备SiC纳米线以及调控其显微结构方面取得了较多成果.采用Si粉、石墨粉和树脂粉等低成本原料以及流化床等先进设备,通过化学气相沉积法制备出线状、链珠状、竹节状、螺旋状以及核壳结构等不同尺度、形貌各异的SiC纳米线,并且有的SiC纳米线具有优良的发光性能、场发射性能和吸波性能等,为制备新型结构和形貌的SiC纳米线及开发新功能性的SiC纳米器件提供了重要参考.目前,未添加催化剂时,利用气相沉积法制备的SiC纳米线虽然纯度较高,但存在产物形貌、尺度和结晶方向等可控性差,制备温度较高和产率相对较低的问题.而添加催化剂、熔盐以及氧化物辅助可明显降低SiC纳米线的制备温度,提高反应速率以及产率,但易在SiC纳米线中引入杂质.将来应在提高SiC纳米线的纯度、去除杂质方面开展深入研究;还应注重低成本、规模化制备SiC纳米线的研究,采用相应措施调控SiC纳米线的显微结构,以拓宽SiC纳米线的应用领域.本文综述了目前国内外采用化学气相沉积制备SiC纳米线的方法,分析总结了无催化剂、催化剂、熔盐以及氧化物辅助等各种制备方法的优缺点,并对未来的研究进行展望,期望为SiC纳米线的低成本、规模化制备和应用提供理论依据.     

掺杂硅纳米线的研究进展

掺杂是制备硅纳米线半导体器件的一个有效手段。介绍了掺杂硅纳米线的最新进展,主要就掺杂种类,包括硼、磷及锂掺杂硅纳米线,性能测量,包括光致发光特性、电子输运特性、场发射特性及其近端X射线吸收精细结构光谱等及在单电子探测器与计数器、存储元件、纳米线传感器等最新应用研究进展进行了较详细的讨论,最后对掺杂硅纳米线的发展前景作了展望。     

Ag(TCNQ)纳米线的制备和场发射性能研究

采用气-液-固反应方法在硅片上制备了取向金属有机配合物Ag(TCNQ)纳米线.样品的XRD特征峰与Ag(TCNQ)相对应;SEM形貌显示纳米线几乎垂直基片生长,直径在50～300nm,长度在2～50μm.初步对其场发射性能进行了研究,所得Ag(TCNQ)纳米线的最低场发射开启电压约为1.5Vμm-1,最大发射电流密度约为0.03mAcm-2,此时对应的电场约为2.5Vpm-1.由测量所得I-Ⅴ曲线得到的FoWler-Nordheim(F-N)曲线近似为一条直线,说明样品具有场发射性能.重复实验表明,Ag(TCNQ)纳米线的场发射具有一定的稳定性.结合纳米线制备工艺,初步分析了场发射性能的影响因素.     

硅纳米线阵列光阳极的制备及其光电转换性能研究

结合光刻和金属援助硅化学刻蚀法成功地制备出了用于光伏型光电化学池的图形化硅纳米线阵列光阳极,并表征和研究了其光电转换性能.扫描电子显微镜和漫反射光谱测试表明光阳极表面为多孔状,在300nm - 1000nm的光谱范围之内光反射率低于5％.基于该光阳极的光电化学池具有明显的光响应,光电转换效率为0.33％.通过光电转换过...     

交替刻蚀制备有序锯齿形硅纳米线阵列及其光学性能研究

采用金属催化化学刻蚀法(MCCE),以金属Ag为催化剂,在HF与H_2O_2体系中通过交替刻蚀在P(111)硅衬底上制备出锯齿形硅纳米线阵列。利用扫描电子显微镜对硅纳米线的形貌进行了表征,研究了HF浓度与H_2O_2浓度对纳米线刻蚀方向的调控作用。选取不同的HF与H_2O_2浓度配比,分别对硅基底各向同性刻蚀与各向异性刻蚀进行调控,使得刻蚀方向对溶液浓度的变化能够快速响应。在溶液Ⅰ([HF]=2.3mol/L,[H_2O_2]=0.4mol/L)与溶液Ⅱ([HF]=9.2mol/L,[H_2O_2]=0.04mol/L)中交替刻蚀,制备出刻蚀方向高度可控的大规模锯齿形硅纳米线。利用紫外-可见分光光度计对锯齿形硅纳米线的减反射性能进行研究,结果表明,其表现出优异的减反特性,最低反射率为5.9%。纳米线形貌的高度可控性使其在微电子器件领域也具有巨大的应用前景。     

外加电场对硅纳米线生长影响的研究

主要介绍用物理热蒸发法制备硅纳米线阵列,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDX)和透射电子显微镜(TEM)观察硅纳米线的形貌,分析其化学成分及晶体结构,研究非晶硅纳米线在外加电场下的生长过程,讨论外加电场对非晶硅纳米线定向排列生长的影响以及铜粉在其中起的作用.