直接液體注入法經由氣-液-固機制成長矽、鍺奈米線的研究

Preparation of silicon and germanium nanowire with direct liquid injection chemical vapor deposition via vapor-liquid-solid mechanism

楊鴻傑(Hong-Jie Yang)

指導教授 ： 段興宇

國立清華大學/工學院/化學工程學系/碩士(2010年)

摘要

半導體奈米線的成長方法已被廣泛的研究與發表，其中以化學氣相沉澱為最為廣泛使用的方法，但礙於矽烷(silane)與鍺烷(germane)的危險性，使的合成米線時需要提高設備的要求，以達到安全的目的。因此我們想提供一種新穎的合成方法，並且使用穩定的前驅物來合成矽、鍺奈米線。我們採用直接液體注入化學氣相沉積方法 ( direct liquid injection chemical vapor deposition)於常壓成長矽、鍺奈米線，直接將液態的前驅物monophenylsilane(MPS)或diphenylgermane(DPG)與催化劑金奈米粒子以溶劑甲苯稀釋再通入反應器，經由氣-液-固（vapor-liquid-solid , VLS）機制成功的成長出矽、鍺奈米線。經實驗證明，鍺奈米線的品質以DPG濃度0.3 M、反應溫度420 ℃和流速0.03 ml/min，所製備出的鍺奈米線品質最佳，產量為21.3 mg，產率為19.56 %。反應溫度與流速會影響鍺奈米線品質，產量及產率。矽奈米線的品質以MPS濃度0.63 M、反應溫度480 ℃和流速0.05 ml/min，所製備出的矽奈米線品質最佳，產量為3 mg。矽、鍺奈米線經由分析後，鍺奈米線長度可達50 µm以上，矽、鍺奈米線皆為結晶且為單晶的金剛石(diamond cubic)結構。

關鍵字

奈米線 ； 氣-液-固機制 ； 直接液體注入法 ； 化學氣相沉澱 ； 矽 ； 鍺

參考文獻

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