Ge纳米点Si纳米线复合结构制备及微结构特征分析.pdfVIP

勤 能 材 料 Ge纳米点／si纳米线复合结构制备及微结构特征分析。 叶敏华，王丁迪，徐子敬，濮 林，施 毅，韩 民，张 荣，郑有焊 (南京大学物理系，江苏省光电信息功能材料重点实验室，江苏南京210093) 摘要： 结合金属纳米颗粒辅助化学刻蚀法制备si 调节生长参数可有效控制Ge纳米点的尺寸和密度。 纳米线和低压化学气相外延自组织生长Ge纳米点制 在目前的结构中，Si和Ge的拉曼散射特征峰的较大 备了Ge纳米点／si纳米线复合结构，采用电子显微红移主要归因于应力和热效应作用。这种复合异质结 镜、微区原子力／拉曼联合测试系统进行了微结构表 构有望在太阳电池和锂离子电池上获得应用。 征。Ge纳米点基本均匀地分布于si纳米线上，通过 2纳米线制备和表征实验 改变生长参数可有效控制Ge纳米点的尺寸和密度。 在非常扁薄的无支撑的纳米点／线复合结构中，由于应 2．1 Ge纳米点／Si纳米线制备 力和热效应的作用使Si和Ge的拉曼散射特征峰发生 本实验中，Ge纳米点／Si纳米线的制备采用了金 了较大的红移。 属纳米颗粒刻蚀嘲和化学气相沉积相结合方法，制作 关键词： 纳米点；纳米线；制备；微结构 步骤如图1所示。 中图分类号：TN304．1；0472文献标识码：A 文章编号：1001—9731(2010)08—1332—04 1 引 言 半导体一维纳米结构(如纳米线、纳米管、纳米柱 和纳米带)特定的电学、光学和气敏特性使其在晶体 管、发光二极管、气体传感器等方面有着广阔的应用前 景[1。4]。lV元素Si和Ge是集成电路和太阳电池中最 重要的材料，最近基于Si和Ge的纳米线材料引起了 广泛关注，有望于进一步提高太阳能器件Is-7]、锂离子 电池电极材料[8’9]、场效应晶体管电子器件Do-iz3等性 能。同时，随着半导体异质结构的发展，核壳纳米线、 纳米点／纳米线等异质复合结构研究[12]也越来越得到 重视。目前，si纳米线的宏量制备方法主要有气一液一 固(VLS)方法和金属纳米颗粒辅助化学刻蚀方法[1引。 近几年，后者的研究成为一个热点，它提供了一种成本 低，可规模制备纳米线的方法。同时，与其它自组织方 法结合，可获得多种的Si纳米线复合结构。基于 Stranski—Krastanow(S-K)模式的应变生长机制在Si 表面自组织生长Ge／Si纳米异质结构具有特定的光电 特性已得到应用[15-18]。Ge／Si微结构及界面特性(应 力、粗糙度以及互扩散等)会对材料的物理性质产生影 图1 制备步骤,--3意图 1 Fabrication ofGe nanowi一 响。 Fig procedurenanodot／Si 这里，我们发展了金属纳米颗粒辅助化学刻蚀和 re 首先，HF基AgNO。溶液均匀分布在清洗处理的 低压化学气相外延(LPCVD)方法制备Ge纳米点／Si 电子显微镜(TEM)，以及原子力／微区拉曼联合测试 系统对其微结构特征进行了测试分析。研究表明，所 si的微区氧化／还原反应，不断刻蚀而形成Si纳米线 得到的Ge确纳米点均匀分布于Si纳米线，并且通过 (BK2008025)；国家重大基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB936300) 收到初稿日期：2009—12—18 收到修改稿日期：2010—04—02 通讯作者：施 毅 作者简介：叶敏华(1984--)，男，江苏丹阳人，在读硕士，师从施毅教授，从事微电子材料研究。 万方数据 叶敏华等：Ge纳米点／si纳米线复合结构制备及微结构特征分析 液处理，形成良好的表面。并再次清洗处理后，置入低 其微区拉曼光谱图。同时，S