论文部分内容阅读
固态电子器件小型化的趋势要求我们能够制备出纳米尺寸的有序半导体结构。因此发展有效的方法来制备大面积、高密度、尺寸可控的纳米阵列,并按照设计的意图排列成有序的结构,不仅具有重要的基础研究意义,而且具有重要的应用前景。本文利用纳米印章技术和自组装技术制备了一维和二维有序结构。通过反应离子刻蚀技术制备了硅基一维和二维有序阵列。
在纳米印章技术研究中,为克服电子束刻蚀中50纳米以下线条的技术难点。我们提出先由PECVD生长技术制备a-Si/SiNx多层膜,再在其截面上利用选择性湿法腐蚀或干法腐蚀在横截面上制备出浮雕型一维纳米级模版。在多层膜子层生长过程中界面清晰陡峭,可以在纳米量级内对子层厚度进行控制,因此我们可以得到侧壁在纳米尺度上平滑的模版。通过控制多层膜子层的生长时间,目前我们得到的最小结构是线条宽度和槽状宽度均为20纳米的等间模版。品质由于电子束制备的模版。
利用自组装单层胶体小球阵列为掩模,在硅表面制备二维有序结构。首先自组装法在硅表面制备了直径200纳米聚苯乙烯胶体小球的二维有序单层阵列,有序结构面积超过1cm<`2>,SEM测试结果表明粒子呈六角密堆结构排列。以二维聚苯乙烯胶体单层膜为掩模,由金属溅射形成负掩模,利用反应离子刻蚀技术在硅表面制备了二维孔洞阵列。我们在实验中发现,在低刻蚀功率下,氧等离子体可以对聚苯乙烯小球起到很强烈的刻蚀作用,在刻蚀过程中小球保持球形结构和排列周期结构不变。而在同样条件下,聚苯乙烯小球可以对CF的刻蚀起到很好的掩蔽作用。在此基础上,我们控制小球尺寸制备了周期为200纳米,径向尺寸可控的硅柱阵列。为硅基光学微腔和二维光子晶体的研制提供了技术基础。
金纳米粒子由于在光学、电学方面的潜在应用价值而成为近几年的研究热点。
本文利用化学方法制备了正十二烷基硫醇包覆的金纳米粒子,并利用自然蒸发法在喷有碳膜的铜网上制备了二维有序阵列。基于通过对自组装试验结构分析,提出了由孔洞产生及生长导致的自组装机制。我们还利用垂直浸入法在单晶硅(100)解理面上自组装排列得到一维有序阵列。通过分析我们认为,在解理面上形成的纳米尺寸的台阶在自组装过程中起到了关键作用。