一种纳米线阵列器件的制备方法与流程

本发明属于新材料、新型纳米光电子器件领域，具体属于纳米光电子材料及器件领域中一种纳米线阵列器件的制备方法。

背景技术：

纳米材料是当今世界研究的热点，同时因其结构的特殊性，在纳米光电子器件方面得到广泛的应用。但因其独特的电学特性、光学特性，可以用来制备太阳能电池、光开关、纳米发电、场效应晶体管、发光二极管、纳米激光器、光电探测器等器件，在纳米电子和光电子领域得到快速的发展。自2002年有序阵列结构膜电池组件提出以来，基于有序阵列膜电池组件结构的研究便备受关注。将催化剂负载于电子导体的外部、将质子导体垂直负载在膜结构表面将大大提高催化剂的使用效率。纳米阵列材料的出现使得原本性能优良的超级电容器性能得到进一步提高，纳米阵列材料在超级电容器正负极的使用不仅为离子的扩散和电荷的传输提供快捷的通道，同时纳米阵列材料所具备的高比表面积还使得电荷的附着面积增大，从而改善材料的电容性能。针对于单根纳米线器件制备极其困难，且单根纳米线器件的制备方法对工艺要求极为苛刻，阻碍了纳米线器件在纳米电子和光电子领域的发展。

传统的光电器件需要制备n型和p型电极实现对器件的电流注入，纳米线光电子器件同样需要n型和p型电极，但是单根纳米线器件的电极制备极其困难，且制备的器件光功率较低不能满足应用上的需要，如何采用简单的方法获得纳米线阵列是实现纳米线阵列器件制备的基础条件，获得可以迁移的纳米线阵列将会降低纳米线器件电极制备的难度，这将使实现功率较高的纳米线阵列器件成为可能。

目前单根纳米线器件的制备工艺仍然比较复杂，需利用探针且在显微镜的条件下进行制备电极，而且单根纳米线的器件成品率仍然存在一个挑战。如何降低纳米线器件的制备工艺难度，是实现纳米线器件首要解决的难题。单根纳米线器件实现困难，因此，从纳米线材料入手，实现一种可以迁移的纳米线阵列材料将会降低纳米线器件制备的难度。根据上述单根纳米线器件制备存在的困难，本发明提出一种可迁移纳米线阵列材料的方法，用可迁移纳米线阵列材料实现纳米线阵列器件的方法，进一步降低单根纳米线器件制备存在的困难。

技术实现要素：

本发明提出一种纳米线阵列器件的制备方法，该方法首先获得一种可迁移的纳米线阵列材料，获得纳米线阵列材料的方法依次为：1.在生长纳米线材料之前对衬底进行处理，在衬底表面外延生长30nm～50nm厚度的alxga1-xas薄膜材料，alxga1-xas中al的组分为0.6≤x≤1，然后利用表面制备有alxga1-xas薄膜材料的衬底生长纳米线材料；2.在生长完成纳米线材料的样品表面旋涂pmma进行固化，等待pmma材料固化后将放入hf酸腐蚀液中，利用hf酸对alxga1-xas薄膜材料具有腐蚀作用，而hf酸对gaas、inas材料没有腐蚀作用，可以将衬底表面的alxga1-xas薄膜材料作为牺牲层并腐蚀掉，gaas、inas纳米线材料及固化的pmma材料不与hf酸反应被完整的保留，得到在纳米线相互之间由pmma材料固化的纳米线阵列材料。用通过pmma材料固定的纳米线阵列材料进行纳米线阵列器件的制备，在纳米线阵列材料的上表面制备p型ti/au合金金属电极，在纳米线阵列材料的下表面制备n型ni/au合金金属电极，制备n型和p型电极采用磁控溅射技术实现，n型和p型电极制备完成后将所制备样品放进丙酮或甲苯溶液中浸泡30～60分钟，浸泡后依次用酒精、去离子水进行清洗，最后让样品自然风干获得纳米线阵列器件，解决现有技术中获得纳米阵列器件存在工艺困难的难题，本发明提出的这种方法实现简单，可有效的获得纳米线阵列器件。

为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种纳米线阵列器件的制备方法，这种方法首先获得用pmma材料固定的纳米线阵列材料，然后用所获得的用pmma固定的纳米线阵列材料进行纳米线阵列器件的制备。

上述一种纳米线阵列器件的制备方法，具体实现步骤如下：

步骤一：衬底清洗，将用于gaas或inas纳米线生长的gaas衬底用丙酮、无水乙醇、去离子水依次清洗并用氮气吹干；

步骤二：将alxga1-xas薄膜制备在清洗好的gaas衬底上；

步骤三：在步骤二处理后的衬底上生长纳米线材料；

步骤四：将溶解在丙酮溶液中溶有pmma材料的溶液滴在步骤三所生长的纳米线材料样品表面，然后让溶液自然风干使pmma材料得到固化，实现用pmma材料将纳米线阵列固定；

步骤五：将步骤四中用pmma固定的纳米线阵列样品放入hf酸溶液中，腐蚀过程直至alxga1-xas薄膜牺牲层被完全腐蚀为止，取出被pmma固定的纳米线阵列材料并用去离子水清洗干净，清洗后等待样品自然风干；

步骤六：在被pmma固定的纳米线阵列材料上表面制备p型金属电极，在被pmma固定的纳米线阵列材料下表面制备n型电极；

步骤七：将制备好电极且被pmma固定的纳米线阵列样品放入丙酮或甲苯溶液中浸泡30分钟～60分钟，然后用无水乙醇、去离子水依次清洗获得洁净的样品，并将样品自然风干后获得纳米线阵列器件。

该发明的有益效果在于：该方法首先获得一种用pmma材料固定的可迁移的纳米线阵列材料，然后用这种可迁移的被pmma固定的纳米线阵列材料进行纳米线阵列器件的制备，降低了实现纳米线器件的工艺难度，解决实现单根纳米线光电器件制备存在的技术难题，本发明通过获得用pmma固定的纳米线阵列材料的方法实现了纳米线阵列器件的制备，得到功率较高的纳米线阵列器件，推动了纳米线阵列光电器件的应用进程。

附图说明

图1为本发明提出的一种纳米线阵列器件的制备方法的原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

本发明提出一种纳米线阵列器件的制备方法，该方法首先获得一种可迁移的纳米线阵列材料，获得纳米线阵列材料的方法是通过在gaas衬底上生长alxga1-xas薄膜材料作为牺牲层，alxga1-xas中al的组分为0.6≤x≤1，将纳米线材料生长在alxga1-xas薄膜上，纳米线材料生长完成后用溶于丙酮溶液的pmma材料旋涂于样品表面并静置风干，这时pmma材料固化将纳米线材料固定，然后把用pmma材料固定的纳米线材料样品放入hf酸腐蚀液中，利用hf酸对alxga1-xas薄膜材料具有腐蚀作用，而hf酸对gaas、inas材料没有腐蚀作用，alxga1-xas牺牲层腐蚀掉，gaas、inas材料及固化的pmma不被hf酸腐蚀被完整的保留，此时获得由pmma材料固化的可迁移的纳米线阵列材料。将可迁移的纳米线阵列材料上表面制备p型金属电极，下表面制备n型电极，制备n型和p型电极采用磁控溅射技术实现，n型和p型电极制备完成后将所制备样品放进丙酮或甲苯溶液中浸泡30～60分钟，浸泡后依次用酒精、去离子水进行清洗，最后让样品自然风干获得纳米线阵列器件，解决现有技术中获得纳米阵列器件存在工艺困难的难题。

下面结合附图和实施例对本发明提出的一种纳米线阵列器件的制备方法进行详细描述，实施例中所用衬底为gaas衬底，纳米线材料为gaas或inas纳米线，牺牲层材料为alxga1-xas薄膜，alxga1-xas中al的组分为0.6≤x≤1，厚度为5nm，固定纳米线阵列的试剂是用丙酮溶液溶解的pmma材料。

图1为本发明提出的一种纳米线阵列器件的制备方法的原理图，包括：gaas衬底1，alxga1-xas薄膜牺牲层材料2，gaas或inas纳米线材料3，固定gaas或inas纳米线阵列的pmma材料4，纳米线阵列材料上表面电极5，纳米线阵列材料下表面电极6。

实现本实施例所提出的一种纳米线阵列器件的制备方法如下：

步骤一：gaas衬底清洗，用丙酮、无水乙醇、去离子水依次超声清洗10分钟，最后用去离子水冲洗并用氮气吹干；

步骤二：将alxga1-xas薄膜制备在清洗好的衬底上；

步骤三：在步骤二处理后生长有alxga1-xas薄膜牺牲层的衬底上生长gaas或inas纳米线；

步骤四：将溶解在丙酮溶液中溶有pmma材料的溶液滴在步骤三所生长的纳米线材料样品表面，然后让溶液自然风干使pmma材料得到固化，实现用pmma材料将纳米线阵列固定；

步骤五：将步骤四中用pmma固定的gaas或inas纳米线阵列样品放入hf酸溶液中，腐蚀过程直至alxga1-xas薄膜牺牲层被完全腐蚀为止，取出被pmma固定的gaas或inas纳米线阵列材料并用去离子水清洗干净，清洗后等待样品自然风干；

步骤六：采用磁控溅射设备对被pmma固定的gaas纳米线阵列材料上表面制备p型金属电极，在被pmma固定的gaas纳米线阵列材料下表面制备n型电极，初步获得gaas或inas纳米线阵列器件；

步骤七：将制备好电极且被pmma固定的gaas或inas纳米线阵列样品，即初步实现的gaas或inas纳米线阵列器件放入丙酮或甲苯溶液中浸泡30分钟～60分钟，然后用无水乙醇、去离子水依次清洗后获得洁净的样品，将样品自然风干后获得本发明所要实现的gaas或inas纳米线阵列器件。

通过以上步骤实现本申请所要求保护的一种纳米线阵列器件的制备方法，这种方法通过用溶于丙酮溶液中的pmma材料对生长在alxga1-xas薄膜牺牲层上的gaas或inas纳米线进行固定，然后再利用hf酸溶液对alxga1-xas薄膜材料具有腐蚀作用，hf酸对gaas材料没有腐蚀作用，alxga1-xas牺牲层腐蚀掉，gaas材料及固化的pmma不被hf酸腐蚀被完整的保留而获得被pmma材料固定的可迁移的完整的gaas或inas纳米线阵列材料，降低了实现纳米线器件的工艺难度，解决实现单根纳米线光电器件制备存在的技术难题，得到功率较高的纳米线阵列器件，推动纳米线阵列光电器件的应用进程。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。