纳米线器件的制作方法

技术特征：
1.一种物质组合物，包含：蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基底；iii-v族半导体中间层，直接处于所述基底顶部上；石墨烯层，直接处于所述中间层顶部上；其中存在多个孔道穿过所述石墨烯层；并且其中从所述孔道中的所述中间层生长出多个纳米线或纳米锥，所述纳米线或纳米锥包含至少一种半导体的iii-v族化合物。2.一种物质组合物，包含：石墨烯层，直接承载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基底上；其中存在多个孔道穿过所述石墨烯层；并且其中从所述孔道中的所述基底生长出多个纳米线或纳米锥，所述纳米线或纳米锥包含至少一种半导体的iii-v族化合物。3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，还包括直接生长在所述石墨烯层上的iii-v族纳米岛。4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述纳米岛的外延、晶体取向和小平面取向在存在中间层的情况下由所述中间层确定，或者在没有中间层的情况下由所述基底确定。5.根据权利要求1或3-4中任一项所述的物质组合物，其中中间层是gan、algan、alingan或aln，优选aln。6.根据权利要求1或3-5中任一项所述的物质组合物，其中中间层具有小于200nm，优选小于100nm，更优选小于75nm的厚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的物质组合物，其中所述组合物不包含直接处于所述石墨烯层顶部上的附加掩模层，例如，不包含直接处于所述石墨烯层顶部上的氧化物、氮化物或氟化物掩模层。8.根据前述权利要求中任一项所述的物质组合物，其中所述纳米线或纳米锥和可选的纳米岛中的至少一些或全部被接合。9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥从所述基底或中间层外延生长穿过石墨烯中的孔道。10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述石墨烯层具有最高达20nm的厚度，优选最高达10nm，更优选最高达5nm，更优选最高达2nm的厚度。11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述基底包括蓝宝石，尤其是蓝宝石(0001)。12.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥是掺杂的。13.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥是轴向异质结构化的。14.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥是核-壳或径向异质结构化的。15.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中石墨顶部接触层或常规金属接触或金属堆叠接触层存在于所述纳米线或纳米锥的顶部。16.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述石墨烯层的表面进行化学/物
理改性以改变其电性能。17.一种物质组合物，包含：石墨烯层，直接承载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基底上；和氧化物、氮化物或氟化物掩模层，直接处于所述石墨烯层顶部上；其中存在多个孔道穿过所述石墨烯层并穿过所述掩模层到达所述基底；并且其中从所述孔道中的所述基底生长出多个纳米线或纳米锥，所述纳米线或纳米锥包含至少一种半导体的iii-v族化合物。18.根据权利要求17所述的组合物，其中从所述基底外延生长出所述纳米线或纳米锥。19.根据权利要求17或18所述的组合物，其中所述石墨烯层具有最高达20nm的厚度。20.根据权利要求17-19中任一项所述的组合物，其中所述掩模层包含金属氧化物、金属氮化物或金属氟化物。21.根据权利要求17-20中任一项所述的组合物，其中所述掩模层包含al2o3、w2o3、hfo2、tio2、moo2、sio2、aln、bn(例如，h-bn)、si3n4、mgf2或caf2。22.根据权利要求17-21中任一项所述的组合物，其中所述基底包含蓝宝石，尤其是蓝宝石(0001)。23.根据权利要求17-22中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥是掺杂的。24.根据权利要求17-23中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥是轴向异质结构化的。25.根据权利要求17-24中任一项所述的组合物，其中所述纳米线或纳米锥是核-壳或径向异质结构化的。26.根据权利要求17-25中任一项所述的组合物，其中石墨顶部接触层或常规金属接触或金属堆叠接触层存在于所述纳米线或纳米锥的顶部上。27.根据权利要求17-26中任一项所述的组合物，其中所述石墨烯层中的孔道小于所述掩模层中的孔道，使得在纳米线或纳米锥生长期间暴露出一部分石墨烯层。28.根据权利要求17-27中任一项所述的组合物，其中在掩模层中的所述多个孔中化学/物理改性所述石墨烯层的表面，以增强纳米线或纳米锥的外延生长或改变其电性能。29.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述石墨烯层与至少一部分所述纳米线或纳米锥电接触。30.一种方法，包括：(i)获得其中石墨烯层直接承载于iii-v族中间层上的物质组合物，其中所述中间层直接承载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基底上；(ii)蚀刻多个孔道穿过所述石墨烯层；和(iii)从所述孔道中的所述中间层生长出多个纳米线或纳米锥，所述纳米线或纳米锥包含至少一种半导体的iii-v族化合物。31.根据权利要求30所述的方法，其中在存在或不存在催化剂下生长所述纳米线或纳米锥。32.一种通过权利要求30或31所述的方法获得的产品。33.一种包含根据权利要求1-16所述的组合物的器件，如光电器件，例如，太阳能电池、光电探测器或led。
34.一种方法，包括：(i)提供承载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基底上的石墨烯层；(ii)在所述石墨烯层上沉积氧化物、氮化物或氟化物掩模层；(iii)在所述掩模层和石墨烯层中引入多个孔道，所述孔道穿过直到所述基底；和(iv)优选通过分子束外延或金属有机气相外延，在所述孔道中生长出多个半导体的iii-v族纳米线或纳米锥。35.根据权利要求34所述的方法，其中在存在或不存在催化剂下生长所述纳米线或纳米锥。36.一种通过权利要求34或35所述的方法获得的产品。37.一种包含根据权利要求17-29所述的组合物的器件，如光电器件，例如，太阳能电池、光电探测器或led。38.一种方法，包括：(i)获得其中石墨烯层直接承载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基底上的物质组合物；(ii)蚀刻多个孔道穿过所述石墨烯层；和(iii)从所述孔道中的所述基底生长出多个纳米线或纳米锥，所述纳米线或纳米锥包含至少一种半导体的iii-v族化合物。39.根据权利要求38所述的方法，其中在存在或不存在催化剂下生长所述纳米线或纳米锥。40.一种通过根据权利要求38或39所述的方法获得的产品。41.一种包含根据权利要求2-16所述的组合物的器件，如光电器件，例如，太阳能电池、光电探测器或led。

技术总结
一种物质组合物，包含：石墨烯层，直接承载于蓝宝石、Si、SiC、Ga2O3或III-V族半导体基底上；其中存在多个孔道穿过所述石墨烯层；并且其中从所述孔道中的所述基底生长出多个纳米线或纳米锥，所述纳米线或纳米锥包含至少一种半导体的III-V族化合物。V族化合物。V族化合物。


技术研发人员：马齐德
受保护的技术使用者：挪威科技大学
技术研发日：2020.07.16
技术公布日：2022/3/18