專利名稱：納米線和電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有軸向排列的第一和第二區(qū)的納米線，該第一和第二區(qū)彼此相鄰。
本發(fā)明還涉及一種提供有第一和第二電極的電子器件，其利用至少一個(gè)納米線進(jìn)行互連。
本發(fā)明還涉及納米線的制造方法。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種納米線的彌散(dispersion)。
背景技術(shù)：
納米線是具有小于100nm直徑的常規(guī)半導(dǎo)體材料線。它們被認(rèn)為是用于未來(lái)電子元件和光電元件的建筑塊。納米線具有優(yōu)點(diǎn)，即與通過(guò)光刻構(gòu)圖導(dǎo)致的尺寸限制不太相關(guān)。此外，因?yàn)榱孔有?yīng)例如非歐姆電阻，所以納米線具有不同于那些相同材料而具有較大的尺寸的組件的特性。
從Gudiksen等人于2002年自然(Nature，415(2002)，617-620))第415期的第617-620頁(yè)中就已經(jīng)公知了這種納米線和這種器件。公知的納米線包括p型摻雜的第一區(qū)和與第一區(qū)相鄰在納米線的軸向方向上的n型摻雜的第二區(qū)。在兩個(gè)區(qū)之間存在p-n結(jié)。納米線具有20-50nm的直徑并且包括兩種類型例如GaP和GaAs的半導(dǎo)體材料；或n型摻雜的Si和p型摻雜的Si以及與前相同摻雜的InP?？梢圆捎镁哂写思{米線的電子器件來(lái)作為發(fā)光二極管并作為整流器。
公知的納米線的一個(gè)缺點(diǎn)是基本上無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)納米電子器件的期望。公知的納米線執(zhí)行公知的縮小比例功能，但它卻不能利用由二維限制的納米線提供的量子潛能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的是提供一種其中實(shí)現(xiàn)了量子潛能的納米線。
本發(fā)明的第二目的是提供在前文中所述的一種電子器件，其包括根據(jù)本發(fā)明的納米線。
本發(fā)明的第三目的是提供一種根據(jù)本發(fā)明的納米線的彌散。
在具有軸向排列的第一、第二和第三區(qū)的納米線中，實(shí)現(xiàn)第一目的，其中第二區(qū)與第一和第三區(qū)相鄰并在軸向方向上具有小于100nm的長(zhǎng)度，并且第二區(qū)具有比第一和第三區(qū)更大的直徑。
實(shí)現(xiàn)第二目的，其中根據(jù)本發(fā)明的納米線呈現(xiàn)為在第一和第二電極之間的連接器。
實(shí)現(xiàn)第三目的，在分散劑中彌散根據(jù)本發(fā)明的納米線。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線中插入第二區(qū)，以致該區(qū)具有更小的帶隙。由此獲得了最適合于電荷載流子即電子或空穴以便更加有效地出現(xiàn)在該區(qū)中。結(jié)果是利用器件的電極就能夠完全有目的地控制納米線中的電子分布在某些條件下，電荷載流子被阻擋在第二區(qū)中，在第一和第二電極之間不可能導(dǎo)通。在其它條件下，電荷載流子被有效地激發(fā)，因此它就能夠跨越第二區(qū)的能量勢(shì)壘。因此，在第一和第二電極之間就可能導(dǎo)通。
由此，以比較簡(jiǎn)單的方式，就實(shí)現(xiàn)了新穎的電子元件和光電元件。實(shí)施例是可作為數(shù)字晶體管的“單電子晶體管”、其中在納米范圍內(nèi)可以數(shù)字化存儲(chǔ)的“量子點(diǎn)存儲(chǔ)器”和光電復(fù)合中心。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線的第一實(shí)施例中，第一和第三區(qū)在徑向上具有最多10nm的平均直徑，并且第二區(qū)在徑向上具有更大的直徑。在第二區(qū)中至少部分提升二維量子化。這表明在晶體的電子帶中呈現(xiàn)更高能級(jí)。根據(jù)k＝Nπ/a，能級(jí)的數(shù)量k事實(shí)上直接與晶體的延伸成正比，其中a是原子間的相互距離并且N是在某個(gè)(晶體)方向上的原子數(shù)。在第二區(qū)中，在徑向上原子數(shù)N大于第一和第三區(qū)中的原子數(shù)。這就意味著存在更高能級(jí)。因此，實(shí)質(zhì)上指各種能級(jí)的非重疊的量子化就不會(huì)出現(xiàn)或達(dá)到更小的程度。那樣就意味著帶隙，即占據(jù)能級(jí)和隨后的未占據(jù)能級(jí)之間的距離就較小，因此，電荷載流子將有更多的機(jī)會(huì)跌落到較低的能級(jí)。
如果二維量子化的局部、至少部分提升限于一個(gè)小區(qū)，這將是有利的。因此，優(yōu)選地，第二區(qū)在軸向方向上具有20nm或更短的小的長(zhǎng)度。在軸向方向上，它的直徑優(yōu)選為小于50nm，更加優(yōu)選為大約等于第二區(qū)的長(zhǎng)度。此外，如果第一和第三區(qū)具有小于10nm、更加優(yōu)選小于5nm的非常小的直徑，這將是有利的。第一和第三區(qū)的長(zhǎng)度在軸向方向上優(yōu)選大于10nm，更加優(yōu)選大于50nm且小于2000nm。具有這種長(zhǎng)度且非常小直徑的納米線可以被制造且穩(wěn)定。而且，具有這種長(zhǎng)度的納米線可以容易地粘接到電板結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線中，第一和第三區(qū)沒(méi)有必要實(shí)質(zhì)上具有相同的直徑。唯一的條件是在第一和第三區(qū)中存在量子效應(yīng)。實(shí)際上優(yōu)點(diǎn)在于非對(duì)稱地構(gòu)成納米線，例如為了實(shí)現(xiàn)整流器功能。因此，第一區(qū)的直徑為例如5nm，而且第三區(qū)的直徑為例如10nm。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線的進(jìn)一步實(shí)施例中，而且存在第四和第五區(qū)，其中第四區(qū)是利用較大直徑和/或一些其它結(jié)構(gòu)差異至少部分提升的量子化，同時(shí)第五區(qū)確實(shí)展示量子效應(yīng)。因此，在根據(jù)本發(fā)明的納米線中就能夠限定一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含不只一個(gè)量子化的間斷。例如，作為“多量子點(diǎn)”，這種結(jié)構(gòu)是有利的，其中可以存儲(chǔ)狀態(tài)不連續(xù)狀態(tài)的數(shù)量。在此方式下，就能夠建立一種新型的數(shù)字存儲(chǔ)器。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線的進(jìn)一步實(shí)施例中，納米線包括更大直徑的第二區(qū)中的不同材料，該材料具有比第一和第三區(qū)的帶隙更小的帶隙。該第一和第三區(qū)的實(shí)例包括Si，且第二區(qū)包括SiGe?？蛇x擇地，第二區(qū)可以包括SiC。對(duì)于SiGe，第二區(qū)還可以包括C。在第二區(qū)中，使用具有更小帶隙的材料增強(qiáng)了部分提升量子化的效應(yīng)。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線的可替換實(shí)施例中，相對(duì)于第一和第三區(qū)，在第二區(qū)中的納米線具有不同的摻雜。本實(shí)例在第二區(qū)中是p型摻雜，在第一和第三區(qū)中是n型摻雜。這就產(chǎn)生了一種p-n-p結(jié)或晶體管，其中在n區(qū)中部分提升了量子化。這就致使對(duì)于光耦合的引入和/或輸出能夠優(yōu)化n區(qū)特性。如果第二區(qū)具有例如大約80nm的更大長(zhǎng)度，此外更有可能限定在第二區(qū)處的接觸。例如，這就能夠利用光刻技術(shù)。這同樣類似適用于n-p結(jié)、特別是n-p-n結(jié)或晶體管。這種結(jié)非常公知地用于發(fā)光二極管(LED)。事實(shí)上，電荷載流子的復(fù)合優(yōu)選發(fā)生在LED中的p型區(qū)中；該區(qū)的較小帶隙產(chǎn)生較高功效。
這種納米線具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，其中更大直徑的第二區(qū)除了包括不同材料或不同摻雜之外，可以通過(guò)蝕刻技術(shù)容易地對(duì)其進(jìn)行制造。對(duì)于其它材料或其它摻雜使用的蝕刻劑具有不同蝕刻速率，導(dǎo)致所獲得的直徑的變化。特別對(duì)于陽(yáng)極蝕刻并對(duì)于熱氧化和升高溫度下的納米線的最終蝕刻特別符合。
進(jìn)一步優(yōu)選第一和第二區(qū)之間以及第二和第三區(qū)之間的階躍躍遷。這種階躍躍遷的結(jié)果是第二區(qū)將具有圓柱形狀。當(dāng)很好地控制制造工藝時(shí)，就能夠形成這種階躍躍遷。還希望指定第二區(qū)為橢圓形或圓形，是由于實(shí)現(xiàn)了從第一區(qū)向第二區(qū)并且從第三區(qū)向第二區(qū)的逐次躍遷。
根據(jù)本發(fā)明的納米線優(yōu)選包括一種或幾種半導(dǎo)體材料。在本實(shí)例中為Si、SiC、SiGe、GaAs、InP、InAsP。可能替換的是，第一和第三區(qū)包括金屬化材料，并且第二區(qū)包括半導(dǎo)體材料。
納米線不僅可以用于較大電路中的特定功能，而且可以實(shí)現(xiàn)基于納米線的整體電路。優(yōu)選地，電極與其中內(nèi)連接的各種納米線形成接觸?？蛇x擇地，納米線可用于分立晶體管，例如用在控制圖像屏幕像素的薄膜晶體管中。
在根據(jù)本發(fā)明的器件適合的實(shí)施例中，存在具有第一、第二、第三、第四和第五區(qū)的納米線，其中在第二區(qū)中并在第四區(qū)中至少部分中斷量子化。還存在第一和第二柵電極。第一和第二柵電極通過(guò)介質(zhì)層與納米線分離并且以非導(dǎo)電方式互連。納米線上的第一柵電極的垂直凸起與第二區(qū)重疊，并且納米線上的第二柵電極的垂直凸起與第四區(qū)重疊，以此方式，就獲得了具有幾個(gè)柵電極的晶體管。因此，每個(gè)柵電極都控制納米線的一個(gè)區(qū)，該區(qū)具有更小的帶寬，并且其中部分提升量子化。要限制第一和第二柵電極之間的電容耦合，如果第三區(qū)具有大于300nm、更加優(yōu)選大于1000nm的長(zhǎng)度是有利的。納米線還可以用于柵電極。
本發(fā)明的第四目的是提供可以制造根據(jù)本發(fā)明的納米線的方法。
在利用催化反應(yīng)生長(zhǎng)來(lái)制造納米線的方法中，實(shí)現(xiàn)了該目的，其中在比第一和第三區(qū)更高的溫度下生長(zhǎng)第二區(qū)。
在根據(jù)本發(fā)明的納米線的制造方法中，還實(shí)現(xiàn)了該目的，該方法包括步驟在半導(dǎo)體襯底的表面上提供構(gòu)圖的蝕刻掩膜；以及蝕刻半導(dǎo)體襯底，以至在不同條件下蝕刻第一、第二和第三層的半導(dǎo)體襯底期間、在基本上垂直于該表面的方向上形成納米線，該第一、第二和第三層對(duì)應(yīng)于納米線的第一、第二和第三區(qū)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以制造根據(jù)本發(fā)明的納米線，其中在生長(zhǎng)期間或蝕刻期間采用適合的條件，以致在第二區(qū)中淀積更多的材料或?qū)⒏俚牟牧衔g刻掉。以公知的方式，特別是通過(guò)調(diào)節(jié)某種物質(zhì)或中間產(chǎn)品、調(diào)節(jié)溫度以及調(diào)節(jié)在電化學(xué)工藝中的電勢(shì)來(lái)設(shè)置這些工藝的動(dòng)力學(xué)。在本領(lǐng)區(qū)技術(shù)人員公知的“蒸汽-液體-固體”工藝種生長(zhǎng)情況下特別適合使用溫度的條件的調(diào)節(jié)。采用的蝕刻方法可以是反應(yīng)離子蝕刻、干法蝕刻和陽(yáng)極蝕刻。在先未公布的申請(qǐng)EP02075950.2(NL020199)中描述了一種通過(guò)陽(yáng)極蝕刻來(lái)制造納米線的方法，在此引用并參考。
如果希望納米線不僅在直徑上幾何變化而且材料變化，優(yōu)選制造后者，其中利用反應(yīng)離子蝕刻或干法蝕刻來(lái)蝕刻半導(dǎo)體襯底。因此，必須選擇半導(dǎo)體襯底，其中提供具有所需的成分和/或摻雜的各層，或者基本上由這些層來(lái)構(gòu)造半導(dǎo)體襯底。例如，在半導(dǎo)體襯底中可以利用外延生長(zhǎng)來(lái)提供這種層。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在生長(zhǎng)之后，從襯底去除納米線。這就能在彌散中采用它們，用于襯底上的應(yīng)用。然而，對(duì)于其它應(yīng)用，例如顯示元件和光學(xué)存儲(chǔ)元件，優(yōu)點(diǎn)在于提供一種襯底上的納米線陣列。例如，可以用超聲振動(dòng)來(lái)去除納米線。


將參考附圖和非限制性的實(shí)施例來(lái)更加詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的納米線和電子器件的這些方面和其它方面，其中圖1示出了一種納米線，以及圖2示出了一種具有納米線的電子器件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的納米線10，納米線10具有第一區(qū)1、第二區(qū)2和第三區(qū)3。第二區(qū)2的直徑c大于第一和第三區(qū)1、3的直徑。這就至少部分中斷了納米線10的量子化，并且給定了第二區(qū)2更小的帶隙。第二區(qū)2在軸向方向上具有小于100nm、更加優(yōu)選小于20nm的長(zhǎng)度b。如圖2中所示，納米線10可以用于電子器件100，而在第一和第二電極101、102之間存在納米線10。因此，整個(gè)組件尤其可以形成單電子晶體管、量子點(diǎn)存儲(chǔ)器或光電元件。
實(shí)施例1在具有氧化表面的硅半導(dǎo)體襯底上設(shè)置0.5-3nm的薄金層。將該半導(dǎo)體襯底放入反應(yīng)爐的第一端處的石英管中。將固定的InP靶放入反應(yīng)爐的第二端處，以致可以將蒸發(fā)的InP沿石英管通過(guò)氣流攜帶到襯底。抽空反應(yīng)爐以低于10Pa。然后，將壓力設(shè)置為3×104Pa，Ar流量為100-300sccm。將反應(yīng)爐加熱至500℃。這樣就將金層裂開(kāi)并形成納米范圍的晶須(cluster)。在此溫度下，用具有193nm波長(zhǎng)的ArF激光來(lái)熔化靶。這就導(dǎo)致了用Au晶須作為催化劑的InP納米線10的生長(zhǎng)。獲得的納米線包括第一區(qū)1、第二區(qū)2和第三區(qū)3。
在已經(jīng)生長(zhǎng)了具有200nm、通常100-1000nm且直徑10nm的納米線10的第一區(qū)1之后，將溫度升高至550-600℃。其結(jié)果是在Au晶須中溶解了更多的InP，由此晶須的體積增加。還具有生長(zhǎng)的納米線會(huì)變得更厚的結(jié)果。因此，形成具有15-50nm直徑的第二區(qū)2。然而，第一區(qū)的直徑并不增加，因?yàn)椴捎昧溯^高的激光脈沖頻率。在10-60秒期間之后，再次將溫度降低至500℃。在此溫度下，生長(zhǎng)納米線10的第三區(qū)3直至已經(jīng)生長(zhǎng)成具有大約200-2000nm總長(zhǎng)度的納米線10。結(jié)果是具有如圖1中所示的形狀的納米線，其具有等于10nm的第一和第三區(qū)的直徑(a)、在軸向方向上等于15nm的第二區(qū)的長(zhǎng)度(b)和在15和50nm之間的第二區(qū)的直徑(c)。如果需要在本實(shí)例為100nm的第一和第三區(qū)的長(zhǎng)度可以選擇得更大、直到毫米量級(jí)的范圍。
實(shí)施例2以與實(shí)施例1的相同方式，在襯底上形成Au晶須。在3cm3STP/分鐘的硅烷和18cm3STP/分鐘的He下的100ppm磷烷的環(huán)境下、在450℃下通過(guò)化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)硅納米線。由此在已經(jīng)生長(zhǎng)100-1000nm的納米線之后，將溫度升高至500℃。此結(jié)果就使更多的Si溶解到Au晶須中，由此晶須的體積且直徑就增加。結(jié)果是納米線的局部寬度擴(kuò)展為15-50nm，因此形成了第二區(qū)。在10-60秒之后，再次將溫度降低至450℃。進(jìn)一步在此溫度下生長(zhǎng)納米線，直到產(chǎn)生總長(zhǎng)度為200-2000nm的納米線。
實(shí)施例3在半導(dǎo)體襯底上提供雙層光敏層，該雙層光敏層由強(qiáng)烘焙的ShipleyAXS1813的400nm厚的下層和電子束抗蝕劑的80nm厚的上層組成。利用射線(電子束，100kV，100μC/cm2)來(lái)構(gòu)圖該雙層光敏層，由此限定出隔離區(qū)。這些隔離區(qū)具有50×50nm的直徑且彼此相距1.0μm。顯影上層，并且隨后浸入異丙醇中。然后，在0.3Pa氧等離子體蝕刻步驟中、在0.07W/cm2的低射頻功率密度和-170V直流偏壓下將圖形從上層各向異性地轉(zhuǎn)換為下層。
然后，在基本上垂直于表面的方向上蝕刻半導(dǎo)體襯底。用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)通過(guò)干法蝕刻來(lái)進(jìn)行這種蝕刻，其中交替地進(jìn)行蝕刻步驟和鈍化步驟。射頻控制(13.56MHz)處理。蝕刻步驟采用SF6/O2/C4F8的混合氣體。這里，在大約2Pa的壓力下，標(biāo)準(zhǔn)值是130sccm的SF6氣流、13sccm的O2氣流和40sccm的C4F8氣流。用于鈍化步驟而采用的氣體是具有140sccm氣體流速的C4F8。蝕刻步驟和鈍化步驟的標(biāo)準(zhǔn)周期為8秒。
主要在三個(gè)階段進(jìn)行蝕刻。在第一階段，蝕刻具有錐體直徑的微孔。其中在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行蝕刻步驟或比鈍化步驟強(qiáng)度小的蝕刻步驟來(lái)獲得微孔。結(jié)果是只在微孔的凹陷處完全去除了在鈍化步驟期間提供的鈍化層。部分鈍化層保留在微孔的孔壁上，而由此在鈍化層上淀積了一個(gè)鈍化層。這就導(dǎo)致了微孔變得更加窄的結(jié)果。
在第二階段，蝕刻步驟比鈍化步驟強(qiáng)度更大和/或持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。這就導(dǎo)致了微孔凹陷加寬至大約初始直徑的結(jié)果。
在第三階段，蝕刻步驟和鈍化步驟都非常短。這就導(dǎo)致了微孔變窄或不再或基本上不會(huì)蝕刻掉孔壁的凸起。大量短的蝕刻步驟和鈍化步驟就導(dǎo)致在鈍化層中嵌入凸起。然而，在微孔的凹陷中，每次都完全去除了鈍化層，結(jié)果為各向同性蝕刻。
向下蝕刻半導(dǎo)體襯底，直至大約0.5μm的深度并產(chǎn)生納米線。所說(shuō)的孔壁的凸起形成較大直徑的第二區(qū)。在氧氣氛中，在2小時(shí)期間持續(xù)加熱襯底至大約850℃。由此熱氧化硅。然后，將半導(dǎo)體襯底放入濃度為大約5摩爾/升的氟化氫浴槽中。在浴槽中維持流通，以便使浴槽的組分保持不變。結(jié)果是在第一和第三區(qū)中得到10nm直徑的納米線。在初始厚度較大的第二區(qū)中，在這種處理之后，厚度仍然較大。將具有納米線的半導(dǎo)體襯底放入乙醇浴槽中。將此浴槽放入超聲裝置中。通過(guò)超聲振動(dòng)，從襯底分離納米線。
在硅襯底上提供了由此形成的納米線的彌散。利用電子射線(電子束)，在2nm的Ti和10nm的Au雙層中光刻限定出電接觸。在施加納米線之后，加熱直至400℃。
實(shí)施例4在具有n型摻雜(摻雜水平1019原子/cm3)的半導(dǎo)體襯底上外延生長(zhǎng)具有p型摻雜的Si層。生長(zhǎng)層的厚度為大約10-30nm。其上外延生長(zhǎng)具有n型摻雜的硅層。生長(zhǎng)層的厚度為大約300nm，通常在100和1000nm之間。按照實(shí)施例3中所述，將獲得的襯底進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻處理。以此方式，就獲得了具有較大直徑的p區(qū)的具有內(nèi)n-p-n結(jié)的納米線。
實(shí)施例5
在半導(dǎo)體襯底的表面上提供蝕刻掩膜。蝕刻掩膜具有規(guī)則相互距離為1.5μm的開(kāi)口。利用KOH蝕刻處理、通過(guò)蝕刻掩膜就限定了指出的凹陷。然后，將半導(dǎo)體襯底放入陽(yáng)極單元。然后，將半導(dǎo)體襯底的背面浸入在硫酸鉀溶液中，以致該背面與陽(yáng)極導(dǎo)電連接。將半導(dǎo)體襯底的表面浸入氫氟酸溶液中。在設(shè)置的0.9和1時(shí)間內(nèi)的電流密度下，陽(yáng)極化蝕刻襯底，在先未公布的申請(qǐng)EP02075950.2(NL020199)中更加詳細(xì)地描述了峰值電流密度，在此引用并參考。由此形成了納米線。獲得了納米線的局部加寬，其中瞬時(shí)采用較低的電流密度。
實(shí)施例6圖2是作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體元件100的示意性剖面圖。在聚酰亞胺的襯底110上設(shè)置源電極101和漏電極102。電極101、102包括例如Au，并且光刻限定出電極101、102。電極101、102由通道105相互分離，通道105包括具有優(yōu)選低介電常數(shù)的介質(zhì)材料。本領(lǐng)區(qū)技術(shù)人員公知適合的材料，其中二氧化硅、含氫的矽酸鹽氫倍半氧化硅(hydrogensilsesquioxane)和含甲基的矽酸鹽(methyl silsesquioxane)、多孔硅、SiLK和苯并環(huán)丁烯。材料的選擇還依賴于襯底的選擇。平坦化電極101、102和通道105的表面111，以致在基本上平坦的表面111上存在納米線10。放置并對(duì)準(zhǔn)納米線10，其中在表面111上提供具有納米線的分散滴，同時(shí)，施加電壓。在0.1-10kHz的頻率下施加的0.1-1V/μm電場(chǎng)就導(dǎo)致了納米線10的對(duì)準(zhǔn)。在納米線10上設(shè)置電介質(zhì)層106，使柵電極103與納米線10分離。可選擇地，可以獲得對(duì)準(zhǔn)，其中在表面11上設(shè)置具有通道的鑄模，并且將整個(gè)組件放入含有納米線彌散的浴槽中。然后，利用壓力差來(lái)影響氣流，由此將納米線吸入鑄模的通道內(nèi)。這就導(dǎo)致了對(duì)準(zhǔn)的納米線10的排列。
本領(lǐng)區(qū)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，電子器件優(yōu)選包括大量的半導(dǎo)體元件100，其按所需的圖形進(jìn)行互連并形成電路。還應(yīng)當(dāng)注意，在單一半導(dǎo)體元件100中，可以存在一個(gè)或大量的納米線10，并且為襯底110、電極101、102、103和電介質(zhì)層105、106選擇各種材料是薄膜晶體管領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。
權(quán)利要求
1.一種納米線，具有在軸向排列的第一區(qū)、第二區(qū)和第三區(qū)，其中該第二區(qū)鄰接該第一和該第三區(qū)并且在軸向方向上具有小于100nm的長(zhǎng)度，以及其中該第二區(qū)具有比該第一和該第三區(qū)更大的直徑，在第一和第三區(qū)中產(chǎn)生量子效應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的納米線，其特征在于在軸向方向上該第二區(qū)具有小于20nm的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的納米線，其特征在于在徑向方向上該第一和該第三區(qū)具有最多10nm的平均直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的納米線，其特征在于該第二區(qū)具有50nm的最大直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的納米線，其特征在于該第一區(qū)是n型摻雜，并且該第二區(qū)是p型摻雜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的納米線，其特征在于存在第四和第五區(qū)，由該第三和該第五區(qū)在軸向方向上包圍該第四區(qū)并且在軸向方向上該第四區(qū)具有小于100nm的長(zhǎng)度，并且該第四區(qū)結(jié)構(gòu)不同于該第三和第五區(qū)，其中它具有更小的帶隙。
7.一種提供有第一和第二電極的電子器件，其利用至少一個(gè)納米線進(jìn)行互連，其特征在于，存在權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的納米線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電子器件，其特征在于存在權(quán)利要求6的納米線，并且其特征在于存在第一和第二柵電極，其中在該納米線上的該第一柵電極的垂直凸起與該第二區(qū)重疊，并且該納米線上的該第二柵電極的垂直凸起與該第四區(qū)重疊。
9.一種權(quán)利要求1中所述的納米線的制造方法，利用催化反應(yīng)生長(zhǎng)，其中在比該第一和該第三區(qū)更高的溫度下生長(zhǎng)該第二區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該方法包括步驟在第一生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)該納米線的該第一區(qū)；在第二生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)該納米線的該第二區(qū)，該第二生長(zhǎng)溫度高于該第一生長(zhǎng)溫度；以及在第三生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)該納米線的該第三區(qū)，該第三生長(zhǎng)溫度低于該第二生長(zhǎng)溫度。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的納米線的制造方法，包括步驟在半導(dǎo)體襯底的表面處，提供構(gòu)圖的蝕刻掩膜；以及蝕刻該半導(dǎo)體襯底，以至在基本上垂直于該表面的方向上形成該納米線，在蝕刻期間，當(dāng)在形成更大直徑的該第二區(qū)的同時(shí)蝕刻速率降低。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中從該半導(dǎo)體襯底中去除該納米線。
13.一種在分散劑中根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的納米線的彌散。
全文摘要
納米線(10)包括第一區(qū)(1)、第二區(qū)(2)和第三區(qū)(3)，其中第二區(qū)(2)的直徑(c)大于第一和第三區(qū)(1，3)的直徑(a)，于是至少部分中斷納米線(10)的量子化并使第二區(qū)給定更小的帶隙。在小于100nm、優(yōu)選小于20nm的軸向上，第二區(qū)(2)具有長(zhǎng)度(b)。在具有電極的(光)電器件中，可以采用納米線(10)作為量子點(diǎn)、單電子晶體管等。
文檔編號(hào)H01L29/786GK1643695SQ03806886
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者E·P·A·M·巴克斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司