低溫原位生長In的製作方法

2023-05-03 18:16:16

專利名稱：低溫原位生長In的製作方法
技術領域：
本發明屬於納米材料製備技術領域，具體說是一種低溫原位生長In2O3納米線的方法。
背景技術：
In2O3是重要的寬禁帶半導體，在場發射(Li，S.Y.；Lee，C.Y.；Lin，P.；Tseng，T.Y.Nanotechnology，2005，16，451)，傳感器(Li，C.；Zhang，D.H.；Liu，X.L.；Han，S.；Tang，T.；Han，J.；Zhou，C.W.；Appl.Phys.Lett.2003，82，1613)，場效應電晶體(Nguyen，P.；Ng，H.T.；Yamada，T.；Smith，M.K.；Li，J.；Han，J.；Meyyappan，M.；Nano Lett.2004，4，651)等方面有潛在應用。目前有許多製備In2O3納米線的方法，如物理蒸發(Zeng，F.；Zhang，X.；Wang，J.；Wang，L.；Zhang，L.；Nanotechnology 2004，15，596)，雷射燒蝕(Li，C.；Zhang，D.H.；Han，S.；Liu，X.L；Tang，T.；Zhou，C.W.；Adv.Mater.2003，15，143)等。但是這些方法通常都涉及到較高的生長溫度(700℃以上)。高溫使得這些方法不適合在玻璃基片上原位生長In2O3納米線。

發明內容
為了解決現有技術中生長溫度過高等問題，本發明的目的是提供一種低溫原位生長In2O3納米線的方法。用這種方法可以在玻璃基片上原位製備In2O3納米線場發射器件，傳感器和場效應電晶體等。
本發明提供的低溫原位生長In2O3納米線的方法，該方法包括以下具體步驟(1)採用常規方法在基片上先鍍上厚度在100-2000納米範圍內的In膜，然後再鍍上厚度在20-100納米範圍的Au膜；(2)將鍍有In膜和Au膜的基片放入一個真空加熱系統中，對真空加熱系統抽真空至0.5帕以下後，再用高純氬氣對真空加熱系統洗氣至少2遍，向真空加熱系統內通高純Ar氣，流量為20-100釐米3/分鐘；(3)對鍍有In膜和Au膜的基片加熱進行第一次退火，使其迅速升溫至130℃，並在該溫度下維持20-30分鐘，整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至10-100託；(4)在鍍有In膜和Au膜的基片溫度降至室溫後，重新對真空加熱系統抽真空至0.5帕以下，將通入真空加熱系統的高純Ar氣改為由高純Ar氣和高純O2氣組成的混合氣體，混合氣體中高純O2氣含量範圍為0.03％-0.1％，混合氣體流量為20-100釐米3/分鐘；(5)對鍍有In膜和Au膜的基片加熱進行第二次退火，使其迅速升溫至400℃，並在該溫度下維持20-30分鐘；整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至10-100託；待真空加熱系統降至室溫後取出樣品，即可得到原位生長的In2O3納米線。
本發明通過深入研究和反覆試驗，選優後得到上述低溫原位生長In2O3納米線的方法，有效解決了現有技術中生長溫度過高等問題。


圖1是細直In2O3納米線的掃描電子顯微鏡圖。
圖2是錐形In2O3納米線的掃描電子顯微鏡圖。
具體實施例方式
實施例1從玻璃基片上的In膜上原位生長直徑均勻的細直In2O3納米線。
首先採用高真空熱蒸發裝置，當真空度達到6×10-4帕左右時，在玻璃基片上沉積300納米厚的In膜；然後，採用濺射裝置在銦膜上再沉積50納米厚的Au膜；將50納米厚Au膜/300納米厚In膜/玻璃基片放入一個真空加熱系統的園盤狀加熱器上，對真空加熱系統抽真空至0.5帕後，用高純氬氣對真空室洗氣2遍，然後向真空加熱系統內通高純Ar氣，流量為50釐米3/分鐘；對50納米厚Au膜/300納米厚In膜/玻璃基片加熱進行第一次退火，使其迅速升溫至130℃，並在該溫度下維持20分鐘，整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至50託；在50納米厚Au膜/300納米厚In膜/玻璃基片溫度降至室溫後，重新對真空加熱系統抽真空至0.5帕，將通入真空加熱系統的高純Ar氣改為由99.95％的高純Ar氣和0.05％的高純O2氣組成的混合氣體，流量為50釐米3/分鐘；對50納米厚Au膜/300納米厚In膜/玻璃基片加熱進行第二次退火，使其迅速升溫至400℃，並在該溫度下維持20分鐘；整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至50託；待真空加熱系統降至室溫後取出樣品，即可得到在玻璃基片上原位生長的直徑為～10納米的細直In2O3納米線，如圖1所示。
實施例2從玻璃基片上的In膜上原位生長錐形In2O3納米線。
首先採用高真空熱蒸發裝置，當真空度達到6×10-4帕左右時，在玻璃基片上沉積1微米厚的In膜；然後，採用濺射裝置在銦膜上再沉積50納米厚的Au膜；將50納米厚Au膜/1微米厚In膜/玻璃基片放入一個真空加熱系統的園盤狀加熱器上，對真空加熱系統抽真空至0.5帕後，用高純氬氣對真空室洗氣2遍，然後向真空加熱系統內通高純Ar氣，流量為50釐米3/分鐘；對50納米厚Au膜/1微米厚In膜/玻璃基片加熱進行第一次退火，使其迅速升溫至130℃，並在該溫度下維持20分鐘，整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至50託；在50納米厚Au膜/1微米厚In膜/玻璃基片溫度降至室溫後，重新對真空加熱系統抽真空至0.5帕，將通入真空加熱系統的高純Ar氣改為由99.95％的高純Ar氣和0.05％的高純O2氣組成的混合氣體，流量為50釐米3/分鐘；對50納米厚Au膜/1微米厚In膜/玻璃基片加熱進行第二次退火，使其迅速升溫至400℃，並在該溫度下維持20分鐘；整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至50託；待真空加熱系統降至室溫後取出樣品，即可得到在玻璃基片上原位生長的尖端直徑為～10納米的錐形In2O3納米線，如圖2所示。
權利要求
1.一種低溫原位生長In2O3納米線的方法，其特徵在於，該方法的步驟如下(1)採用常規方法在基片上先鍍上厚度在100-2000納米範圍內的In膜，然後再鍍上厚度在20-100納米範圍的Au膜；(2)將鍍有In膜和Au膜的基片放入一個真空加熱系統中，對真空加熱系統抽真空至0.5帕以下後，再用高純氬氣對真空加熱系統洗氣至少2遍，向真空加熱系統內通高純Ar氣，流量為20-100釐米3/分鐘；(3)對鍍有In膜和Au膜的基片加熱進行第一次退火，使其迅速升溫至130℃，並在該溫度下維持20-30分鐘，整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至10-100託；(4)在鍍有In膜和Au膜的基片溫度降至室溫後，重新對真空加熱系統抽真空至0.5帕以下，將通入真空加熱系統的高純Ar氣改為由高純Ar氣和高純O2氣組成的混合氣體，混合氣體中高純O2氣含量範圍為0.03％-0.1％，混合氣體流量為20-100釐米3/分鐘；(5)對鍍有In膜和Au膜的基片加熱進行第二次退火，使其迅速升溫至400℃，並在該溫度下維持20-30分鐘；整個退火過程中用機械泵對真空加熱系統進行抽低壓至10-100託；待真空加熱系統降至室溫後取出樣品。
2.根據權利1所述的低溫原位生長In2O3納米線的方法，其特徵在於所用的真空加熱系統為配備有圓盤狀加熱器的真空裝置。
全文摘要
一種製備In
文檔編號C01G15/00GK101062779SQ20061003159
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月29日 優先權日2006年4月29日
發明者李社強, 梁迎新, 聶稜, 萬青, 王巖國, 鄒炳鎖, 王太宏 申請人:湖南大學