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Ⅲ-Ⅴ族半导体是目前制作光电器件和电子器件的理想材料。在Ⅲ-Ⅴ族半导体中,锑化铟(InSb)具有最高的室温电子迁移率μe=77000 cm2/(V·s),最大的电子g因子|g*|=51,和最小的电子有效质量m*e=0.015 me,非常适合制作红外光电器件、量子器件和超高频电子器件。但是由于InSb晶体的晶格常数与常见的半导体材料(如硅、砷化镓等)的晶格常数相差较大,很难基于传统的微电子工艺加工制备出InSb器件。实验表明半导体纳米线的直径很小,相比传统块体材料可以承受更大的界面应力,人们已经发现InSb纳米线是制作InSb器件的良好材料基础,合成高质量的InSb纳米线也成为当前半导体纳米材料研究的一个热点。 目前生长高品质InSb纳米线的方法包括有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、化学束外延(CBE)和分子束外延(MBE),这些方法实验成本很高,而且纳米线的长度较短(小于5μm),对器件加工提出了较高要求。低成本的化学气相沉积法(CVD)方法也可用于制备InSb纳米线,但是产物晶体质量不高,限制了器件的性能。在本文中,作者探索了一种新型的InSb纳米线制备方法,希望同时得到较长的长度(长度约10μm)和较好晶体质量的InSb纳米线。本文提出了一种新型的基于纯In纳米线为模板制备InSb纳米线的实验思路:①在Si/SiO2衬底上制备出纯In纳米线;②在纯In纳米线外部包裹上厚度合适的均匀Sb膜层,形成In、Sb的core-shell结构;③对In、Sb的core-shell结构进行退火处理,使其在固相时发生结晶反应;④将InSb纳米线转移到合适的衬底上用于下一步的器件制备。 基于上述思路,本文主要开展了以下三部分工作: 一、采用多步掠射角沉积(Glancing Angle Deposition,GLAD)技术制备纯In纳米线。这种技术的要点是将衬底旋转与暴露大气组合起来的多步沉积,制备出长度、密度都令人满意的单晶In纳米线。 二、以In纳米线作为模板包覆Sb膜制备InSb纳米线。通过尝试不同的镀膜方法及退火条件,制备出了线长约为10μm的单晶或多晶InSb纳米线。 三、基于多步GLAD技术合成了高纯度及单晶质量的In纳米结构链。详细分析了其生长机制以及沉积条件(沉积速率、镀膜厚度及样品架旋转角度)对In纳米结构链形貌结构的影响并测量了其光学性质。