本發明涉及經濟劃算地制造金屬網格薄膜的方法。

另外，本發明涉及利用上述方法來制造垂直對齊的GaAs(砷化鎵)半導體納米線陣列的方法。

詳細地，本發明涉及采用具有對齊的納米尺寸孔的金屬薄膜作為陽極(anode)，從外部施加電壓或電流，將孔(h⁺)注入到GaAs基板，濕法刻蝕具有結晶取向的半導體基板，從而大面積制造出直徑和長度可控、具有寬表面積和高縱橫比的垂直對齊的GaAs半導體納米線陣列的方法。

背景技術：

近來，由于低維半導體納米結構獨特的物理特性和結構特性，關于利用低維半導體納米結構作為半導體納米線的高性能元件的研究正在活躍進行。相比于由硅(Si)或鍺(Ge)等單一元素形成的單結晶半導體，由兩種或多種元素形成的化合物半導體可利用多種元素的組合和組成比來實現符合目的的多種類半導體納米元件。

其中，作為III-V族半導體的GaAs因具有比硅快達5倍的電子移動速度和簡單的晶體管結構可制造很多高速集成電路。而且，GaAs可處理高達250GHz的高頻帶，且較少受到溫度變化的影響，因而相比于硅具有運行噪聲低的優點。最重要的是，GaAs由于具有直接帶隙半導體特性，發光效率優異。因此，GaAs作為近期急劇增長的發光二極管或太陽能電池組件的材料廣受矚目。

因此，為了利用GaAs納米線作為實際元件，必須對具有寬表面積和高縱橫比的高品質的垂直對齊的GaAs半導體納米線陣列進行較好的空間對齊，調節其密度，還需要均勻控制納米線的直徑和長度。

截止到目前的報道，GaAs納米線的生長方法大致分類為自下向上法(Top-down)和自下向上法(Bottom-up)。

在所述自上向下法中，可利用分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy,MBE)、金屬有機化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)等來生長GaAs納米線。但是，在所述自上向下法中，在納米線生長時會產生孿晶(twin)等缺陷，并且在基板上垂直對齊具有均勻長度和直徑的納米線也存在困難。而且，所述自下向上法可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。反應離子刻蝕(RIE)作為干法刻蝕的典范，需要昂貴的設備、可能會在工藝中損壞材料并且導致表面不均勻及產生大量雜質，從而對物理及化學特性產生較大的影響，進而對元件設計產生變數，因此不適合。

另外，金屬輔助化學刻蝕(Metal-assisted chemical etching)作為濕法刻蝕刻蝕的典范，目前已在硅納米線制造上進行了最活躍的研究，金屬輔助化學刻蝕刻蝕是將圖形化(patterning)薄膜浸漬在含氧化劑的刻蝕液中，利金屬作為催化劑刻蝕誘導自發性反應，從而在短時間內獲得長度和直徑可控的納米線的方法。目前將這種方法利用于制造包含GaAs的III-V族半導體納米線的研究范圍正在逐漸擴大。

但是，對于包含GaAs的III-V族半導體基板，在將金屬作為催化劑進行化學刻蝕時，垂直刻蝕的同時會發生側面刻蝕，因此很難制造出具有均勻的直徑和長度的納米線，也很難制造出高縱橫比的納米線。

技術實現要素：

【技術問題】

本發明的目的是克服現有技術中采用金屬作為催化劑通過濕化學刻蝕GaAs半導體基板刻蝕制造GaAs半導體納米線陣列的技術局限，從而提供了一種垂直對齊的具有均勻直徑和長度的GaAs半導體納米線陣列。

另外，本發明的目的是提供上述垂直對齊的具有均勻直徑和長度的GaAs半導體納米線陣列的大面積制造技術。

進一步，本發明的另一個目的是通過抑制側面刻蝕來制造出具有均勻直徑和高縱橫比的納米線，從而提供一種能夠克服因普遍存在于III-V族半導體基板的側面刻蝕效應導致的長度局限性的方法。

進一步，本發明的目的是不管GaAs基板的摻雜濃度及摻雜種類如何，提供一種制造垂直對齊的GaAs納米線陣列的方法。

進一步，本發明的目的是不管基板的結晶取向是否與垂直對齊的GaAs納米線不同，提供一種制造與基板具有相同取向的垂直對齊的GaAs納米線陣列的方法。

進一步，本發明的目的是提供一種通過控制從具有一種結晶取向的GaAs基板制造出的GaAs納米線的刻蝕方向，制造具有一種或多種結晶取向的GaAs納米線陣列，和制造結晶取向周期性交替的鋸形GaAs納米線陣列，及制造多孔GaAs納米線陣列的方法。

【技術方案】

為達成上述目的，本發明提供的GaAs納米線陣列的制造方法包括：(a)在GaAs基板表面制作圖形化金屬網格的步驟；(b)在刻蝕液中通過對所述金屬網格施加偏壓濕法刻蝕所述GaAs基板刻蝕刻蝕的步驟。

根據本發明的一方面，所述步驟(a)還包括：(a1)在所述GaAs基板上生成有機粒子單層陣列的步驟；(a2)在所述有機粒子的單層陣列上沉積金屬薄膜的步驟；(a3)通過移除所述有機粒子的單層陣列來制造所述金屬網格的步驟。

另外，根據本發明的一方面，所述步驟(a1)還包括先預處理GaAs基板的步驟。

另外，根據本發明的一方面，在所述步驟(a2)之后，通過加熱或在氧氣氛圍(空氣、氧氣或臭氧氛圍)中進行等離子處理來收縮所述有機粒子單層陣列中的有機粒子，進而增加陣列和陣列之間的間距，以調整納米線間的生成距離。

以下具體說明本發明的一方面。

本發明一方面提供的III-V族化合物半導體納米線陣列的制造方法包括:(a)在III-V族化合物半導體基板表面制作圖形化金屬網格的步驟；(b)在刻蝕液中通過對所述金屬網格施加偏壓濕法刻蝕刻蝕GaAs基板刻蝕的步驟。

根據本發明的一方面，所述步驟(a)還包括：(a1)在所述GaAs基板上生成有機粒子單層陣列的步驟；(a2)在所述有機粒子單層陣列上沉積金屬薄膜的步驟；(a3)通過移除所述有機粒子單層陣列來制造所述金屬網格的步驟。

本發明一方面提供的III-V族化合物半導體納米線陣列的制造方法可進一步包括，在步驟(a2)之后，通過加熱或在空氣、氧氣或臭氧氛圍中進行等離子處理來收縮有機粒子單層陣列中的有機粒子，進而增加陣列和陣列之間的間距。

根據本發明的一方面，所述金屬網格的孔形狀至少為圓形、橢圓形、正方形、矩形、纖維形及多邊形中的一種。

根據本發明的一方面，，將所述金屬網格作為陽極(anode)施加電壓或電流。

根據本發明的一方面，所述金屬網格包括不被所述刻蝕液腐蝕的金屬刻蝕，包括銀(Ag)、金(Au)、鈀(Pd)或鉑(Pt)。根據本發明的一方面，所述金屬網格由具有兩種或多種元素的合金形成或由兩種或多種金屬多層沉積形成。另外，所述金屬網格還可通過利用有機粒子的制造方法以外的多種圖形化(patterning)方法來制造。

另外，納米線的長度通過濕法刻蝕的時間控制或通過施加偏壓的大小控制。

另外，所述刻蝕液包括氫氟酸(HF)、鹽酸(HCl)或硝酸(HNO₃)。

另外，在所述濕法刻蝕步驟中，將納米線的形狀制造為垂直于所述基板或制造為鋸形。另外，在所述濕法刻蝕步驟中，對所述基板施加偏壓以誘導納米線具有多孔性表面。

另外，在所述濕法刻蝕步驟中，納米線的縮短長度取決于所述金屬網格的孔尺寸的變化。

本發明中，所述III-V族化合物半導體可為GaAs。

以下說明關于本發明III-V族化合物半導體納米線陣列的制造方法。

本發明(a1)步驟中的生成所述有機粒子單層陣列，原則上，在所述GaAs基板的全部區域生成所述有機粒子單層陣列，但根據需求也可在所述GaAs基板的部分區域生成所述有機粒子單層陣列，而且所述有機粒子單層陣列也可生成2層或3層等復數層，從而制造出非典型的而不一定是垂直型的GaAs納米線。這些復數層根據需求可全部生成或僅部分生成，并且這些復數層可共混。在本發明中，對于該領域技術人員而言即使在生成單層陣列的情況下單層陣列仍會存在部分缺陷是顯而易見的，因此概率上最優選地是以緊密堆積方式形成單層。

本發明中，對所述GaAs基板進行預處理有利于通過去除污染物質來保證生成納米線的均勻性。預處理優選交替使用有機溶劑和離子水通過水洗進行。有機溶劑選用不損壞GaAs基板的溶劑，例如，丙酮、酮、乙醇、甲醇、乙醚、乙酸乙酯或四氫呋喃等，但并不僅限于此。預處理還可采用渦流或直流。也就是說，可采用多種方式進行預處理。

本發明提供的在所述GaAs基板上生成有機粒子單層陣列的方法中，所述有機粒子單層陣列通過將所述有機粒子以層形式分散在溶劑或水的表面上，然后轉移至所述GaAs基板生成。轉移可采用多種方式，例如，將GaAs基板投入至分散有機粒子的液態介質后，將GaAs基板從液態介質中緩慢提出，從而在GaAs基板表面上生成有機粒子單層陣列。所述液態介質可根據有機粒子的性質來自行選擇，例如，液態介質可為上述預處理中使用的水或有機溶劑等，但并不僅限于此。

在本發明中，所述有機粒子的尺寸可為1nm～5000μm，優選為10nm～100μm，更優選為10nm～10μm，但并不僅限于此。所述有機粒子的種類可為聚苯乙烯粒子、聚甲基丙烯酸甲酯粒子、聚烯烴粒子、聚醋酸乙烯酯粒子、聚丁二烯粒子、交聯丙烯酸粒子、環氧樹脂粒子或其他橡膠粒子等，但并不僅限于此。由于聚苯乙烯粒子的密度低、浮游于水且商業化程度高，因此可優選聚苯乙烯粒子，但并不僅限于此。

另外，在本發明中，所述有機粒子可為圓形、橢圓形、正方形、矩形、纖維形及板狀形等多種形狀，因此本發明制造出的納米線也可具有多種多樣的形狀。這是因為有機粒子的形狀決定金屬網格的孔形狀，而金屬網格的孔形狀決定納米線的形狀。

另外，在本發明中，在步驟(a2)之后，通過加熱或在氧氣氛圍(空氣、氧氣或臭氧氛圍)中進行等離子處理來收縮所述有機粒子單層陣列中的有機粒子，進而增加陣列和陣列之間的間距，以調整納米線的生成距離。此步驟中有機粒子出現收縮現象的原因在于，經過等離子處理或加熱處理后相互交聯的或膨脹的有機粒子的體積會致密地收縮。由于在進行加熱處理時不能熔融有機粒子，因此優選在等于或高于玻璃化轉變溫度且低于熔融溫度的溫度下進行熱處理。

本發明的步驟(a2)中沉積金屬薄膜時，可采用現有技術中的多種生成金屬薄膜的方法或類似方法，因此不具體限定其方法。例如，可沉積制造納米線陣列時作為電極的鈀(Pd)、金(Au)、鉑(Pt)或銀(Ag)，金屬的沉積采用熱沉積(thermal evaporation)、等離子沉積(plasma sputter)或電子束沉積(e-beam evaporation)。

以下說明本發明的步驟(a3)。本發明的步驟(a3)為沉積金屬后去除有機粒子的步驟。一旦去除有機粒子，有機粒子在GaAs基板上的附著位置就會形成網格形狀。有機粒子可采用溶解于溶劑的方式去除或置于至非溶劑中后通過超聲波處理等方式物理去除，但并不僅限于一種方式。例如，在本發明選用聚苯乙烯粒子的例子時，GaAs基板被置于甲苯或三氯甲烷后進行超聲波處理，以去除排列于GaAs基板表面的聚苯乙烯納米粒子，進而制造出多孔金屬網格。

當采用上述方式去除有機粒子后，根據金屬薄膜的厚度與用于沉積金屬薄膜的GaAs基板上的有機粒子的附著位置的高度間的偏差來形成網格。

根據本發明的一實施例，所述多孔金屬網格的孔截面至少為圓形、橢圓形、正方形、矩形及正多邊形中的一種形狀。

另外，在本發明中使用的所述多孔金屬網格的材料可為銀(Ag)、金(Au)、鈀(Pd)或鉑(Pt)，但并不僅限于此，也可包括不被特定刻蝕液腐蝕刻蝕的金屬。

以下說明本發明一方面的步驟(b)。

步驟(b)的特征之處在于利用從步驟(a)獲取的多孔金屬網格來濕法刻蝕GaAs基板并生成納米線。根據本發明的一方面，上述步驟(b)中，對所述多孔金屬網格直接施加外部偏壓，使與多孔金屬網格底部接觸的GaAs基板上形成孔(h⁺)，并在刻蝕液中濕法刻蝕GaAs基板，從而通過自上而下的方式生成納米線。

即與多孔金屬網格接觸的GaAs基板隨著刻蝕降低，未與多孔金屬網格接觸的網格形狀部分刻蝕刻蝕依舊不會刻蝕，這樣就可生成納米線形態。

本發明中，從外部施加的能源包括直流電流、電壓、脈沖電流及脈沖電壓。

此時，通過調節施加的氧化電壓或氧化電流、刻蝕液的濃度及刻蝕時間可控制獲得的GaAs納米線的縱橫比(＝長度\直徑)。

根據本發明的一方面，上述步驟(b)中使用的刻蝕液包括氫氟酸(HF)、鹽酸(HCl)或硝酸(HNO₃)等可刻蝕GaAs的所有溶液，因此并不具體限定。另外，本發明中使用的刻蝕液包括用去離子水稀釋或用去離子水和無水乙醇(C₂H₅OH)的混合液稀釋的刻蝕液，但并不僅限于此。

在本發明中，對所述金屬薄膜施加的偏壓在0.5mA～50mA的電流(電流密度：2.5mA/cm²～250mA/cm²)或0.2V～10V的電壓范圍內。

另外，在本發明中，所述偏壓也可對摻雜的GaAs基板施加。本發明通過從外部施加直流電流或電壓誘導GaAs基板的電化學刻蝕來制造GaAs納米線，具有可在不管預定摻雜濃度或更高的摻雜濃度下以及在預定摻雜濃度或更高時具有的電特性的摻雜類型制造出納米線的優點，并且一般還具有無需額外的摻雜工藝的優點因為所需摻雜濃度的晶片可直接刻蝕并不需要進行單獨的摻雜工藝就可制造出具有所需電特性的GaAs基板刻蝕。

在GaAs基板上制造出具有一種結晶取向的GaAs納米線的刻蝕方向是可控的，從而使制造具有一種或多種結晶取向的GaAs納米線陣列，和制造結晶取向周期性交替的鋸形GaAs納米線陣列，及制造多孔GaAs納米線陣列成為可能。

也就是說，調節施加到金屬薄膜上的直流電壓或電流的尺寸及脈沖形態，可控制具有特定結晶取向的GaAs基板上制造出的納米線的刻蝕方向，進而使制造具有一種結晶取向和一種或多種結晶取向的GaAs納米線陣列，及制造結晶取向周期性交替的鋸形GaAs納米線陣列成為可能。

不僅如此，所述直流電流或電壓并不施加在金屬網格上，而是直接施加在GaAs基板上，使得制造多孔GaAs納米線陣列成為可能。

【有益效果】

根據本發明提供的GaAs納米線陣列的制造方法，不管GaAs基板的摻雜濃度及摻雜種類即可制造出GaAs納米線陣列，因此無需額外的摻雜工藝，利用具有體現元件所需的摻雜濃度和種類的基板來直接制造出納米線。

另外，不管基板的結晶取向是否與垂直對齊的GaAs納米線不同，可制造出與基板具有相同取向的垂直對齊的GaAs納米線陣列。

另外，控制從具有一種結晶取向的GaAs基板制造出的GaAs納米線的刻蝕方向，從而使制造具有一種或多種結晶取向的GaAs納米線陣列，和制造結晶取向周期性交替的鋸形GaAs納米線陣列，及制造多孔GaAs納米線陣列成為可能。

與此同時，通過抑制側面刻蝕來制造出具有均勻直徑和高縱橫比的納米線，從而克服因普遍存在于III-V族半導體基板的側面刻蝕效應導致的長度局限性。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的GaAs半導體納米線陣列的制造方法的流程圖。

圖2為示意本發明一實施例在去離子水表面生成聚苯乙烯納米粒子單層陣列的截面圖。

圖3為示意本發明一實施例將聚苯乙烯納米粒子單層陣列轉移到GaAs基板上的方法的截面圖。

圖4為示意本發明一實施例減小聚苯乙烯納米粒子尺寸的方法的截面圖。

圖5為示意本發明一實施例在GaAs基板上生成的聚苯乙烯納米粒子單層陣列上沉積的金屬薄膜的截面圖。

圖6為示意本發明一實施例去除聚苯乙烯的過程的截面圖。

圖7為示意本發明一實施例在GaAs基板上生成的多孔金屬網格的掃描電子顯微鏡圖(SEM)。

圖8為示意本發明一實施例的GaAs納米線陣列的制造方法的模式圖。

圖9為示意本發明一實施例通過濕法刻蝕n-型(100)GaAs基板制造的GaAs納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片。

圖10為示意本發明一實施例通過濕法刻蝕n-型(111)GaAs基板制造的GaAs納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片。

圖11為示意本發明一實施例通過濕法刻蝕p-型(100)GaAs基板制造的GaAs納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片。

圖12為示意本發明一實施例通過濕法刻蝕n-型(100)GaAs基板制造的鋸形GaAs納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片。

圖13為示意本發明一實施例通過濕法刻蝕n-型(100)GaAs基板制造的多孔GaAs納米線陣列的掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

本發明可通過多種變換獲得多種實施例，其中將特定實施例示例于圖中并做詳細的說明。但是，這并不限定本發明的特定實施方式，應當理解為本發明包括屬于本發明的思想及技術范圍的所有變換、等同及替代。在說明本發明時，如果對相關公知技術的具體說明會混淆本發明的要旨的話，省略其詳細說明。

第一、第二等用語可用于說明多種組成要素，但是上述多種組成要素并不限定于上述用語。上述用語僅用于將一個組成要素區別于其他組成要素。

本申請中使用的用語僅為了說明特定實施例，對本發明并不做限定。除文中明確指定外，單數的表達方式里包含復數的表達。在本申請中，“包括”或“種”等用語僅為了指定說明書中記載的特征、數字、步驟、組成要素、部件或其結合的存在，應當理解為并不提前排除一個或以上的其他特征、數字、步驟、組成要素、部件或其結合的存在或者附加可能性。

以下結合附圖更詳細地說明本發明，在參考附圖進行說明時，相同或對應的組成要素賦予相同的附圖標號，并省略對其進行重復說明。

首先利用圖1闡述本發明提供的GaAs半導體納米線陣列的制造方法。

首先，在去離子水的表面上生成具有六方緊密堆積結構(最緊密堆積的情況)的聚苯乙烯粒子單層陣列，繼而將聚苯乙烯粒子單層陣列轉移到GaAs基板上，通過氧等離子處理收縮聚苯乙烯粒子，繼而通過慣用沉積方法來沉積金屬薄膜，去除聚苯乙烯粒子。繼而，將多孔金屬網格作為陽極(anode)，施加偏壓，利用刻蝕液刻蝕GaAs基板與金屬薄膜之間的接觸面，作為GaAs基板與金屬薄膜的非接觸部分的網格部分不會被刻蝕，從而以自上而下的方式生成GaAs納米線。

以下結合圖2至圖6，說明圖7中制造金屬網格的步驟。

根據本發明提供的GaAs納米線陣列的制造方法，首先要制作多孔金屬網格。

為制造多孔金屬網格，如圖2所示，聚苯乙烯納米粒子(20)以單層分散在去離子水(30)中。繼而，如圖3所示，浸漬GaAs基板(10)并提出，從而在GaAs基板(10)表面生成聚苯乙烯納米粒子單層陣列(20)。即，圖3中所示的在去離子水表面以緊密堆積結構對齊的聚苯乙烯納米粒子單層陣列從圖2中去離子水(30)表面生成的聚苯乙烯納米粒子單層陣列(20)轉移至了GaAs基板(10)。除此轉移方式以外還可選擇多種手段，例如，旋涂(spin coating)或刮涂(knife coating)等，但并不僅限于此。

其次，如圖4所示，通過氧等離子處理轉移至GaAs基板表面的聚苯乙烯納米粒子單層陣列可縮小聚苯乙烯納米粒子的直徑。

繼而，如圖5所示，在對齊有聚苯乙烯納米粒子單層陣列(20)的GaAs基板上沉積金屬。沉積金屬的方法例如，熱沉積(thermal evaporation)、等離子沉積(plasma sputter)或電子束沉積(e-beam evaporation)。

其次，如圖6所示，將GaAs基板浸漬在甲苯或三氯甲烷中，去除聚苯乙烯納米粒子單層陣列(20)，從而制造出多孔金屬網格(40)。

圖7為根據本發明一實施例制造的多孔金屬網格(40)的掃描電子顯微鏡照片。多孔金屬網格的孔(50)是納米(nm)至微米(μm)尺寸，并可根據聚苯乙烯納米粒子的尺寸或氧等離子處理的時間來調整孔的尺寸，并且孔截面可為圓形、橢圓形、正方形、矩形及正多邊形等多種形狀。

其次，將GaAs基板(10)表面制造的多孔金屬網格(40)作為陽極(anode)，施加外部偏壓，在刻蝕液中濕法刻蝕GaAs基板，從而生成GaAs半導體納米線(60)。

圖8為根據本發明一實施例利用多孔金屬網格(40)制造GaAs半導體納米線(60)的方法的示意圖。在濕法刻蝕時，將多孔金屬網格(40)作為陽極并施加偏壓，從GaAs基板(10)吸收電子氧化位于GaAs基板(10)底部的多孔金屬網格(40)，從而在金屬底部生成氧化層，并且通過濕法刻蝕中使用的刻蝕液來刻蝕氧化層。持續執行這樣的氧化膜層的生成及刻蝕的循環反應，GaAs基板(10)只有與多孔金屬網格(40)接觸的區域才被選擇性刻蝕并去除。刻蝕過程中，用于陽極的多孔金屬網格(40)殘存于GaAs基板(10)表面，從而持續刻蝕位于多空金屬網格底部的GaAs基板，未刻蝕的多孔金屬網格部位以自上而下的方式生成納米線。

由此，多孔金屬網格(40)的貫通孔(50)的直徑轉移為GaAs納米線(60)的縮減直徑，根據多孔金屬網格(40)上生成的貫通孔(50)的數量來控制GaAs基板(10)上生成的納米線(60)的數量，并且多孔金屬網格(40)的貫通孔(50)的陣列轉移為GaAs基板(10)上生成的GaAs納米線(60)的陣列。另外，根據GaAs基板(10)的刻蝕深度來調節GaAs半導體納米線(60)的長度，通過調節濕法刻蝕的時間及外部施加偏壓的大小容易調節GaAs基板(10)的刻蝕深度。

濕式刻蝕中使用的刻蝕液包括氫氟酸(HF)、硫酸(H₂SO₄)、鹽酸(HCl)或硝酸(HNO₃)。另外，刻蝕液包括用去離子水或去離子水和無水乙醇(C₂H₅OH)的混合液稀釋的刻蝕液。

圖9至圖11示出從與GaAs基板(10)的類型和結晶取向無關的基板中制造出垂直對齊的GaAs半導體納米線陣列的照片。

詳細地，圖9為利用上述方法濕法刻蝕n-型(100)GaAs基板(10)生成的垂直對齊的GaAs納米線(60)陣列的掃描電子顯微鏡照片，可以看出納米線生成均勻。

圖10為利用上述方法濕法刻蝕n-型(111)GaAs基板(10)生成的垂直對齊的GaAs納米線(60)陣列的掃描電子顯微鏡照片。

圖11為利用上述方法濕法刻蝕p-型(100)GaAs基板(10)生成的垂直對齊的GaAs納米線(60)陣列的掃描電子顯微鏡照片。

另外，根據本發明的一實施例，利用上述方法濕法刻蝕GaAs基板(10)的步驟中，對多孔金屬網格(40)施加的偏壓形式是可控的，從而可制造出除垂直對齊的GaAs半導體納米線(60)陣列以外的多種結構及結晶取向的GaAs半導體納米線(60)陣列。圖12為利用上述方法濕法刻蝕n-型(100)GaAs基板(10)時，根據多孔金屬網格(40)制造的鋸形GaAs納米線(60)陣列的掃描電子顯微鏡照片。

更進一步，本發明的另一實施例中，利用上述濕法刻蝕方法，通過對多孔金屬網格(40)施加偏壓來生成垂直對齊的GaAs納米線(60)陣列后，對GaAs基板施加偏壓可制造出具有多孔性表面的垂直對齊的GaAs半導體納米線(60)陣列。圖13為通過上述方法制造出的具有多孔性表面的垂直對齊的GaAs半導體納米線(60)陣列的掃描電子顯微鏡照片。

以下通過實施例更詳細地說明本發明。但是，這些實施例僅為了示意本發明，本發明的范圍并不限定于這些實施例。

以下通過本發明的實施例具體說明本發明的實現例子。

【實施例1】圖9的垂直型納米線的生成方法。

GaAs基板的預處理

將iNexus公司的砷化鎵n-型(100)基板、n-型(111)基板及p-型(100)基板依次用丙酮、乙醇和去離子水清洗并干燥以除去存在于基板表面的污染物，再利用氧等離子(氧：100sccm，等離子功率：300W，時間：20分鐘)加大表面濕度。

聚苯乙烯納米粒子單層陣列的制作

將Microparticles公司的聚苯乙烯納米粒子(平均粒徑250nm)與丙醇(C₃H₇OH)混合后，利用注射泵注射到裝在燒杯中的去離子水的表面上，使具有六方緊密堆積結構的聚苯乙烯納米粒子單層陣列均勻地形成在去離子水的表面上，再將預處理好的GaAs基板浸入后緩慢提出并使聚苯乙烯納米粒子轉移到GaAs基板上。

金屬網格的制作

對轉移到GaAs基板上以六方緊密堆積結構排列的聚苯乙烯納米粒子單層陣列進行氧等離子處理(氧氣：100sccm，等離子功率：300W，時間20分鐘)以減少聚苯乙烯納米粒子的尺寸，在制作納米線陣列時沉積用作電極材料的鈀(Pd)。沉積金屬可通過等離子濺射(plasma sputtering)來實現。沉積金屬后，將GaAs基板浸漬在甲苯中并進行超聲波處理，從而完全去除GaAs基板表面對齊的聚苯乙烯納米粒子并制造出多孔金屬網格。

GaAs納米線陣列的制作

將位于由上述方法獲得的金屬網格表面的GaAs基板浸漬在氫氟酸(HF)中，利用外部導線對金屬網格施加電壓或電流(0.5～50.0mA或0.2～10.0V)，從而生成大面積垂直對齊的GaAs納米線陣列。此時獲得的GaAs納米線的縱橫比(＝長度/直徑)可通過調節施加的電壓或電流、刻蝕液的濃度及刻蝕時間來控制。

【實施例2】圖10的垂直型納米線的生成方法

除將實施例1中的n-型(100)GaAs基板變更為n-型(111)GaAs基板之外，其他與上述實施例1相同。

【實施例3】圖11的垂直型納米線的生成方法

除將實施例1中n-型(100)GaAs基板變更為p-型(100)GaAs基板之外，其他與上述實施例1相同。

【實施例4】圖12的垂直型納米線的生成方法

使用與上述實施例1相同的n-型(100)GaAs基板并將電流的形式更換為脈沖電流之外，其他與上述實施例1相同。

【實施例5】圖13的垂直納米線的形成方法

采用與上述實施例1相同的方法生成垂直對齊的納米線并將電流或電壓的施加對象由金屬網格更換為GaAs基板之外，其他與上述實施例1相同。

雖然以上詳細記載了本發明內容的特定部分，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，并不具體限定本發明的保護范圍。本發明的保護范圍由所附權利要求書及其等同范圍來限定。

*對附圖中主要部分的標記說明*

10：GaAs基板

20：聚苯乙烯納米粒子單層陣列

30：去離子水

40：多孔金屬網格

50：多孔金屬網格的孔

60：GaAs半導體納米線