物质组合物的制作方法

技术特征：
1.一种物质组合物，包含：外延生长于多晶或单晶石墨烯层上的多个iii-v族纳米线或纳米锥，所述石墨烯层直接负载于晶体基材如iii-v族半导体、蓝宝石、sic或金刚石基材上，其中所述纳米线或纳米锥的外延、晶体取向和小面取向由所述晶体基材引导。2.一种方法，包括在多晶或单晶石墨烯层上外延生长iii-v族纳米线或纳米锥，所述石墨烯层直接负载于晶体基材如iii-v族半导体、蓝宝石、sic或蓝宝石基材上，其中所述纳米线或纳米锥的外延、晶体取向和小面取向由所述晶体基材引导；和(ii)可选地将所述晶体基材与具有生长的iii-v纳米线或纳米锥的所述石墨烯层分离。3.一种发光二极管或光电检测器装置，包括：外延生长于多晶或单晶石墨烯层上的多个iii-v族纳米线或纳米锥，所述石墨烯层直接负载于晶体基材如iii-v族半导体、蓝宝石、sic或金刚石基材上，其中所述纳米线或纳米锥的外延、晶体取向和小面取向由所述晶体基材引导；所述纳米线或纳米锥具有p-n或p-i-n结；与所述石墨烯层电接触的第一电极；与至少一部分所述纳米线或纳米锥的顶部接触的第二电极，可选地所述第二电极为光反射层的形式；其中所述纳米线或纳米锥包含至少一种iii-v族化合物半导体。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥生长穿过所述多晶或单晶石墨烯层上的孔隙图案化掩模的孔隙。5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，所述多晶或单晶石墨烯层的厚度为15埃或更小。6.根据权利要求3-5所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥包含gan、algan、ingan或alingan。7.根据权利要求3-6所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥包含多量子阱，如al(in)gan mqw。8.根据权利要求3-7所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥包含电子阻挡层，所述电子阻挡层可以是单势垒或多量子势垒。9.根据权利要求3-8所述的装置，在uv谱中发射或吸收。10.根据权利要求3-9所述的装置，其中，纳米线内的p-n或p-i-n结是轴向的或径向的。11.根据权利要求3-10所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥包含具有gan、aln、algan或ingan阻挡层的隧道结。12.根据权利要求3-11所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥包含(al)gan/al(ga)n超晶格。13.根据权利要求3-12所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥包含algan，al浓度在所述纳米线或纳米锥中沿一方向，如沿轴向增加或减少。14.根据权利要求3-13所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥使用si、mg、zn或be掺杂。15.根据权利要求3-14所述的装置，其中，所述纳米线或纳米锥之间的空隙由对所述装
置中发射或吸收的光透明的负载和电绝缘填充材料填充。16.根据权利要求3-15所述的装置，其中，在使用中，光在与所述纳米线的生长方向基本平行但相反的方向上发射或吸收。17.根据权利要求3-15所述的装置，其中，所述石墨烯层是多晶石墨烯层。18.一种物质组合物，包含外延生长于多晶或单晶石墨烯层上的多个iii-v族纳米线或纳米锥，所述石墨烯层直接负载于晶体基材如iii-v族半导体、蓝宝石、sic或金刚石基材上，其中所述纳米线或纳米锥的外延、晶体取向和小面取向由所述晶体基材引导；所述纳米线或纳米锥包含：由本征区隔开的n型掺杂区和p型掺杂区，所述p型掺杂区包括电子阻挡层。19.一种物质组合物，包含：蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基材；直接处于所述基材顶部的中间iii-v族半导体层；直接处于所述中间层顶部的石墨烯层；其中，存在穿过所述石墨烯层多个的孔隙；并且其中在所述孔隙中由所述中间层生长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iii-v族化合物。20.一种物质组合物，包含：直接负载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基材上的石墨烯层；其中，存在穿过所述石墨烯层的多个孔隙；并且其中在所述孔隙中由所述基材生长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iii-v族化合物。21.根据权利要求19或20所述的组合物，还包括直接生长于所述石墨烯层上的iii-v族纳米岛。22.根据权利要求21所述的组合物，其中，如果存在所述中间层，所述纳米岛的外延、晶体取向和小面取向由所述中间层引导，或者如果没有中间层，由所述基材引导。23.根据权利要求19或21-22中任一项所述的物质组合物，其中，所述中间层是gan、algan、alingan或aln，优选aln。24.根据权利要求19或21-23中任一项所述的物质组合物，其中，所述中间层的厚度小于200nm，优选小于100nm，更优选小于75nm。25.根据权利要求19-24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的附加掩膜层，例如不包含直接处于所述石墨烯层顶部的氧化物、氮化物或氟化物掩膜层。26.根据权利要求19-25中任一项所述的物质组合物，其中，至少一些或全部的所述纳米线或纳米锥和可选的纳米岛是聚结的。27.根据权利要求19-26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材或所述中间层外延生长穿过石墨烯中的所述孔隙。28.根据权利要求19-27中任一项所述的组合物，其中，所述石墨烯层的厚度至多达20nm，优选至多达10nm，更优选至多达5nm，更优选至多达2nm。29.根据权利要求19-28中任一项所述的组合物，其中，所述基材包括蓝宝石，尤其是蓝
宝石(0001)。30.根据权利要求19-29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。31.根据权利要求19-30中任一项所述的组合物，其中，所述纳米线或纳米锥在轴向上是异质结构的。32.根据权利要求19-31中任一项所述的组合物，其中，所述纳米线或纳米锥是核-壳或在径向上异质结构的。33.根据权利要求19-32中任一项所述的组合物，其中，在所述纳米线或纳米锥的顶部存在石墨顶部接触层或常规金属接触或金属堆叠接触层。34.根据权利要求19-33中任一项所述的组合物，其中，所述石墨烯层的表面被化学/物理改性以改变其电性能。35.根据权利要求19-34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。36.一种方法，包括：(i)获得其中石墨烯层直接负载于iii-v族中间层上的物质组合物，其中所述中间层直接负载于蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基材上；(ii)蚀刻穿过所述石墨烯层的多个孔隙；和(iii)在所述孔隙中由所述中间层生长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iii-v族化合物。37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述纳米线或纳米锥在存在或不存在催化剂下的情况下生长。38.一种产品，通过根据权利要求36或37所述的方法获得。39.一种装置，如光电装置，包含根据权利要求19-35所述的组合物，例如太阳能电池、光电检测器或led。40.一种方法，包括：(i)获得其中在蓝宝石、si、sic、ga2o3或iii-v族半导体基材上直接负载石墨烯层的物质组合物；(ii)蚀刻穿过所述石墨烯层的多个孔隙；和(iii)在所述孔隙中由所述基材生长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iii-v族化合物。41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述纳米线或纳米锥在存在或不存在催化剂的情况下生长。42.一种产品，通过根据权利要求38或39所述的方法获得。43.一种装置，如光电装置，包含根据权利要求2-16所述的组合物，例如太阳能电池、光电检测器或led。

技术总结
一种物质组合物，包含：外延生长于多晶或单晶石墨烯层上的多个III-V族纳米线或纳米锥，所述石墨烯层直接负载于晶体基材如III-V族半导体、蓝宝石、SiC或金刚石基材上，其中所述纳米线或纳米锥的外延、晶体取向和小面取向由所述晶体基材引导。由所述晶体基材引导。由所述晶体基材引导。


技术研发人员：马齐德
受保护的技术使用者：科莱约纳诺公司
技术研发日：2020.09.23
技术公布日：2022/7/10