專利名稱：外延襯底、外延襯底的制備方法及外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于外延生長的外延襯底、外延襯底的制備方法及所述外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
外延襯底，尤其氮化鉀外延襯底為制作半導(dǎo)體器件的主要材料之一。例如，近年來，制備發(fā)光二極管(LED)的氮化鎵外延片成為研究的熱點(diǎn)。所述氮化鎵外延片是指在一定條件下，將氮化鎵材料分子，有規(guī)則排列，定向生長在外延襯底如藍(lán)寶石基底上。然而，高質(zhì)量氮化鎵外延片的制備一直是研究的難點(diǎn)。由于氮化鎵和藍(lán)寶石基底的晶格常數(shù)以及熱膨脹系數(shù)的不同，從而導(dǎo)致氮化鎵外延層存在較多位錯缺陷。而且，氮化鎵外延層和外延襯底之間存在較大應(yīng)力，應(yīng)力越大會導(dǎo)致氮化鎵外延層破裂。這種外延襯底普遍存在晶格失配現(xiàn)象，且易形成位錯等缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)提供一種改善上述不足的方法，其采用非平整的藍(lán)寶石基底作為外延襯底生長氮化鎵。然而，現(xiàn)有技術(shù)通常在藍(lán)寶石基底表面形成溝槽從而構(gòu)成非平整外延生長面，然而由于工藝的限制形成的溝槽的尺寸較大，因此在得到的外延襯底中，位錯密度依然較高，從而影響外延襯底的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，確有必要提供一種高質(zhì)量的外延襯底、外延襯底的制備方法及其在外延生長中的應(yīng)用。一種外延襯底，用于生長外延層，該外延襯底包括一基底，該基底具有一圖案化的表面作為外延生長面，其中，所述外延襯底進(jìn)一步包括一碳納米管層覆蓋所述基底的外延生長面設(shè)置，所述基底的外延生長面具有多個(gè)凹槽，所述碳納米管層在對應(yīng)所述凹槽的位置懸空設(shè)置。一種外延襯底，用于生長外延層，該外延襯底包括一基底，該基底具有一外延生長面；以及多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底的外延生長面，其中，所述外延襯底進(jìn)一步包括一碳納米管層覆蓋所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)以及基底的外延生長面設(shè)置，位于相鄰的兩個(gè)凸起結(jié)構(gòu)之間的所述碳納米管層懸空設(shè)置。一種外延襯底的制備方法，其包括以下步驟提供一基底，該基底具有一外延生長面；處理所述外延生長面，形成一圖案化的表面；在所述圖案化的外延生長面設(shè)置一碳納
米管層。一種外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，包括以下步驟提供一如上所述的外延襯底，所述外延襯底具有一圖案化的外延生長面及覆蓋該外延生長面的碳納米管層；在所述外延襯底的外延生長面生長一外延層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在所述基底的圖案化的外延生長面設(shè)置一碳納米管層作為掩模的方法減小了外延層生長過程中的位錯缺陷，提高了所述外延層的質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的外延襯底的制備方法的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供外延襯底的制備方法中的圖案化基底工藝流程圖。圖3為圖1所示的外延襯底的制備方法中圖案化的基底的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖1所示的外延襯底的制備方法中采用的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖5為圖4中的碳納米管膜中的碳納米管片段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的外延襯底的制備方法中采用的多層交叉設(shè)置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的外延襯底的制備方法中采用的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖8為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的外延襯底的制備方法中采用的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的外延襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明應(yīng)用第一實(shí)施例提供的外延襯底生長外延層的工藝流程圖。圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的外延襯底的制備方法的工藝流程圖。圖12為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的外延襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明
外延襯底10，20基底100外延生長面101掩模102凹槽103凸起結(jié)構(gòu)107碳納米管層110空隙112外延層120孔洞125碳納米管片段113碳納米管115
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的外延襯底、外延襯底的制備方法及其應(yīng)用。為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明首先介紹一種外延襯底的制備方法。請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種外延襯底10的制備方法，其具體包括以下步驟
步驟Sll，提供一基底100，該基底100具有一外延生長面101 ； 步驟S12，刻蝕所述外延生長面101，形成一圖案化的表面； 步驟S13，在所述圖案化的外延生長面101設(shè)置一碳納米管層110。在步驟Sll中，所述基底100提供了生長外延層120的外延生長面101。所述基底100的外延生長面101是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等雜質(zhì)。所述基底100可以為單層或多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)所述基底100為單層結(jié)構(gòu)時(shí)，該基底100可以為一單晶結(jié)構(gòu)體，且具有一晶面作為外延層120的外延生長面101。所述單層結(jié)構(gòu)的基底100的材料可以為 SOI (silicon on insulator，絕緣基底上的硅)、LiGa02、LiA102、Al203、Si、GaAs、GaN、GaSb、 InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、 GalnN、AlInN、GaAsP、InGaN, AlGaInN, AlGaInP、GaP :Zn 或 GaP :N 等。當(dāng)所述基底 100 為多層結(jié)構(gòu)時(shí)，其需要包括至少一層所述單晶結(jié)構(gòu)體，且該單晶結(jié)構(gòu)體具有一晶面作為外延生長面101。所述基底100的材料可以根據(jù)所要生長外延層120來選擇，優(yōu)選地，使所述基底100與外延層120具有相近的晶格常數(shù)以及熱膨脹系數(shù)。所述基底100的厚度、大小和形狀不限，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述基底100不限于所述列舉的材料，只要具有支持外延層120生長的外延生長面101的基底100均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中，所述基底100為藍(lán)寶石(Al2O3)基底。在步驟S12中，所述外延生長面101的刻蝕方法可為干法刻蝕法、濕法刻蝕法等方法中的一種。請一并參閱圖2，本實(shí)施例中，所述外延生長面101的刻蝕方法為濕法刻蝕法， 具體包括一下步驟
步驟S121，在所述外延生長面101上設(shè)置一圖案化的掩模102 ； 步驟S122，刻蝕所述基底100的外延生長面101，形成一圖案化的表面； 步驟S123，去除所述掩模102。在步驟S121中，所述掩模102的材料不限，如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或二氧化鈦等，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，只要保證在后續(xù)的刻蝕基底100的過程中，掩模102覆蓋的基底100不能被腐蝕液腐蝕即可。本實(shí)施例中，所述在外延生長面101設(shè)置圖案化掩模102包括以下步驟
首先，在所述基底100的外延生長面101上沉積一層二氧化硅膜。所述二氧化硅膜可通過化學(xué)氣相沉積法形成在所述外延生長面101，所述二氧化硅膜的厚度可為0. 3微米 2 微米。其次，利用光刻工藝刻蝕所述二氧化硅膜形成一圖案化的掩模102。所述二氧化硅膜的刻蝕可包括以下步驟
第一步，所述二氧化硅的表面設(shè)置一光刻膠； 第二步，通過曝光顯影使所述光刻膠圖案化；
第三步，利用氫氟酸(HF4)、氟化氨(NH4F)的混合液刻蝕所述二氧化硅膜，形成所述圖案化的掩模102。所述掩模102的圖案不限，優(yōu)選的，所述圖案為多個(gè)圖形單元形成一周期性的圖形陣列，所述圖形單元可為圓形、方形、正六邊形、菱形、三角形或不規(guī)則圖形中的任意一種或幾種的組合，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。本實(shí)施例中，所述圖形單元為一矩形，所述多個(gè)矩形彼此平行排列，優(yōu)選的，所述多個(gè)矩形彼此等間距排列，圖形單元之間的間距為1微米 20微米，所述矩形的寬度可為1微米 50微米，其長度可與所述基底100的長度或?qū)挾认嗤?。在步驟S122中，所述基底100以圖案化的二氧化硅膜作為掩模，采用硫酸與磷酸的混合液濕法刻蝕所述基底100的外延生長面101，未覆蓋掩模102的外延生長面101在混合液的腐蝕作用下溶解，而覆蓋有掩模102的表面則不發(fā)生變化，從而使所述基底100的外延生長面101圖案化。所述硫酸與磷酸的體積比為1 :3 3 :1，所述刻蝕溫度為300°C 500°C，刻蝕時(shí)間可為30秒 30分鐘，所述刻蝕時(shí)間可根據(jù)所需刻蝕的深度進(jìn)行選擇。請一并參閱圖3，所述圖案化的基底100的圖形與所述掩模102的圖形對應(yīng)，本實(shí)施例中，由于所述掩模102為多個(gè)矩形單元排列形成一陣列，因此，在所述基底100的表面形成多個(gè)條形的凹槽103。所述多個(gè)條形凹槽103沿同一方向延伸，且在垂直于延伸方向上多個(gè)凹槽103彼此平行間隔排列，優(yōu)選的，所述多個(gè)凹槽103彼此等間距排列。所述凹槽 103的寬度為1微米 50微米，所述凹槽103的間距為1微米 20微米，所述凹槽103的深度可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選的，所述凹槽103具有相同的深度，所述凹槽103的深度是指沿垂直于外延生長面101的表面向所述基底100內(nèi)部延伸的長度。本實(shí)施例中，所述凹槽103的深度為0. 1微米 1微米。在步驟S123中，所述掩模102可采用氫氟酸(HF4)腐蝕的方法去除。進(jìn)一步的， 在所述掩模102去除之后，可利用等離子水等洗滌所述基底100，以去除殘余的氫氟酸等雜質(zhì)，以有利于后續(xù)的外延生長。在步驟S13中，所述碳納米管層110通過直接鋪設(shè)的方法設(shè)置在基底100的外延生長面101。所述碳納米管層110與所述基底100接觸設(shè)置并覆蓋所述外延生長面101，具體的，所述碳納米管層110與所述多個(gè)凹槽103之間的外延生長面101接觸設(shè)置，凹槽103 上的碳納米管層Iio懸空設(shè)置，所述懸空設(shè)置是指位于凹槽103處的部分碳納米管層110 不與基底100的任何表面接觸。所述碳納米管層110包括多個(gè)碳納米管的連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)， 該多個(gè)碳納米管沿著基本平行于碳納米管層110表面的方向延伸。當(dāng)所述碳納米管層110 設(shè)置于所述外延生長面101時(shí)，所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管的延伸方向平行于所述碳納米管層110所在的平面。所述碳納米管層110與所述圖案化外延生長面101共同作為生長外延層120的表面。所述碳納米管層110的厚度為1納米 100微米、10納米、200納米、1微米。所述碳納米管層110為一圖形化的碳納米管層110。本實(shí)施例中，所述碳納米管層110的厚度為 100納米。所述碳納米管層110中的碳納米管可以為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管中的一種或多種，其長度和直徑可以根據(jù)需要選擇。所述碳納米管層110為一圖形化結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述碳納米管層110設(shè)置在所述基底100的外延生長面101時(shí)，使所述基底100 的外延生長面101對應(yīng)該圖形暴露出來，以便于在該暴露出來的部分基底100的外延生長面101上生長外延層120，即所述碳納米管層110起掩模作用。所述“圖形化結(jié)構(gòu)”是指所述碳納米管層110具有多個(gè)空隙112，該多個(gè)空隙112 從所述碳納米管層Iio的厚度方向貫穿所述碳納米管層110。所述空隙112可以為多個(gè)相鄰的碳納米管圍成的微孔或者沿碳納米管軸向延伸方向延伸呈條形的相鄰碳納米管之間的間隙。所述空隙112為微孔時(shí)其孔徑(平均孔徑)范圍為10納米飛00微米，所述空隙112 為間隙時(shí)其寬度(平均寬度)范圍為10納米飛00微米。以下稱為“所述空隙112的尺寸” 是指孔徑或間隙寬度的尺寸范圍。所述碳納米管層110中所述微孔和間隙可以同時(shí)存在并且兩者尺寸可以在上述尺寸范圍內(nèi)不同。所述空隙112的尺寸為10納米 300微米，比如10納米、1微米、10微米、80微米或120微米等。所述間隙105的尺寸越小，有利于在生長外延層的過程中減少位錯等缺陷的產(chǎn)生，以獲得高質(zhì)量的外延層120。優(yōu)選地，所述空隙112的尺寸為10納米 10微米。進(jìn)一步地，所述碳納米管層110的占空比為1:100 100:1， 如1:10、1:2、1:4、4:1、2:1或10:1。優(yōu)選地，所述占空比為1:4 4:1。所謂“占空比”指該碳納米管層110設(shè)置于基底100的外延生長面101后，該外延生長面101被碳納米管層110 占據(jù)的部分與通過空隙112暴露的部分的面積比。本實(shí)施例中，所述空隙112在所述碳納米管層110中均勻分布。所述碳納米管層110具有如前所述的圖形效果的前提下，所述碳納米管層110中的多個(gè)碳納米管的排列方向(軸向延伸方向)可以是無序、無規(guī)則，比如過濾形成的碳納米管過濾膜，或者碳納米管之間相互纏繞形成的碳納米管絮狀膜等。所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管的排列方式也可以是有序的、有規(guī)則的。例如，所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管的軸向均基本平行于所述基底100的且基本沿同一方向延伸；或者，所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管的軸向可有規(guī)律性地基本沿兩個(gè)以上方向延伸；或者，所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管的軸向沿著基底100的一晶向延伸或與基底100的一晶向成一定角度延伸。為了容易獲得較好的圖形效果，本實(shí)施例中優(yōu)選的，所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管沿著基本平行于碳納米管層110表面的方向延伸。當(dāng)所述碳納米管層110設(shè)置于所述基底100的外延生長面101時(shí)，所述碳納米管層110中多個(gè)碳納米管的延伸方向基本平行于所述基底100的外延生長面101。所述碳納米管層110為一自支撐結(jié)構(gòu)，此時(shí)所述碳納米管層110可直接鋪設(shè)在所述基底100的外延生長面101。其中，所述“自支撐”是指該碳納米管層110不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身狀態(tài)，即將該碳納米管層110置于(或固定于)間隔特定距離設(shè)置的兩個(gè)支撐體上時(shí)，位于兩個(gè)支撐體之間的碳納米管層110能夠懸空保持自身狀態(tài)。由于碳納米管層110為自支撐結(jié)構(gòu)，所述碳納米管層110可以直接鋪設(shè)在基底100上，而不必要通過復(fù)雜的化學(xué)方法形成在基底100的外延生長面101。所述碳納米管層110可以是一連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)，也可以是多個(gè)碳納米管線平行排列形成的單層結(jié)構(gòu)。當(dāng)所述碳納米管層110為多個(gè)碳納米管線平行排列形成的單層結(jié)構(gòu)時(shí)，需要在垂直于平行排列方向上提供支撐才具有自支撐能力。進(jìn)一步的，所述碳納米管層 110的多個(gè)碳納米管中在延伸方向上相鄰的碳納米管之間通過范德華力首尾相連。當(dāng)并列的相鄰碳納米管之間也通過范德華力相連時(shí)所述碳納米管層110的自支撐性更好。所述碳納米管層110可以是由多個(gè)碳納米管組成的純碳納米管結(jié)構(gòu)。S卩，所述碳納米管層110在整個(gè)形成過程中無需任何化學(xué)修飾或酸化處理，不含有任何羧基等官能團(tuán)修飾。所述碳納米管層110還可以為一包括多個(gè)碳納米管以及添加材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。其中， 所述多個(gè)碳納米管在所述碳納米管層110中占主要成分，起著框架的作用。所述添加材料包括石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、無定形碳等中的一種或多種。所述添加材料還可以包括金屬碳化物、金屬氧化物及金屬氮化物等中的一種或多種。所述添加材料包覆于碳納米管層110中碳納米管的至少部分表面或設(shè)置于碳納米管層110的空隙112 內(nèi)。優(yōu)選地，所述添加材料包覆于碳納米管的表面。由于，所述添加材料包覆于碳納米管的表面，使得碳納米管的直徑變大，從而使碳納米管之間的空隙112減小。所述添加材料可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或磁控濺射等方法形成于碳納米管的表面。所述碳納米管層110可以預(yù)先成型后再直接鋪設(shè)在所述基底100的外延生長面 101。將所述碳納米管層110鋪設(shè)在所述基底100的外延生長面101后還可以包括一有機(jī)溶劑處理的步驟，以使碳納米管層110與外延生長面101更加緊密結(jié)合。該有機(jī)溶劑可選用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一種或者幾種的混合。本實(shí)施例中的有機(jī)溶劑采用乙醇。該使用有機(jī)溶劑處理的步驟可通過試管將有機(jī)溶劑滴落在碳納米管層110表面浸潤整個(gè)碳納米管層110或?qū)⒒?00和整個(gè)碳納米管層110 —起浸入盛有有機(jī)溶劑的容器中浸潤。具體地，所述碳納米管層110可以包括碳納米管膜或碳納米管線。所述碳納米管層110可以為一單層碳納米管膜或多個(gè)層疊設(shè)置的碳納米管膜。所述碳納米管層110可包括多個(gè)相互平行且間隔設(shè)置的碳納米管線。所述碳納米管層110還可以包括多個(gè)交叉設(shè)置組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳納米管線。當(dāng)所述碳納米管層110為多個(gè)層疊設(shè)置的碳納米管膜時(shí)，碳納米管膜的層數(shù)不宜太多，優(yōu)選地，為2層 100層。當(dāng)所述碳納米管層110為多個(gè)平行設(shè)置的碳納米管線時(shí)，相鄰兩個(gè)碳納米管線之間的距離為0. 1微米 200微米，優(yōu)選地，為10微米 100微米。所述相鄰兩個(gè)碳納米管線之間的空間構(gòu)成所述碳納米管層110的空隙112。 相鄰兩個(gè)碳納米管線之間的間隙長度可以等于碳納米管線的長度。所述碳納米管線設(shè)置于所述外延生長面101構(gòu)成所述碳納米管層110時(shí)，所述碳納米管線的延伸方向與所述凹槽 103的延伸方向交叉設(shè)置，交叉角度大于0度小于等于90度，優(yōu)選的，所述碳納米管線的延伸方向垂直于所述凹槽103的延伸方向，即所述碳納米管線橫跨在所述多個(gè)平行間隔排列的凹槽103上。所述碳納米管膜可以直接鋪設(shè)在基底100的外延生長面101構(gòu)成所述碳納米管層110。通過控制碳納米管膜的層數(shù)或碳納米管線之間的距離，可以控制碳納米管層 110中空隙112的尺寸。所述碳納米管膜是由若干碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)。所述自支撐主要通過碳納米管膜中多數(shù)碳納米管之間通過范德華力相連而實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，所述若干碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向延伸。所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管膜的表面。進(jìn)一步地，所述碳納米管膜中基本朝同一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德華力首尾相連。當(dāng)然，所述碳納米管膜中存在少數(shù)隨機(jī)排列的碳納米管，這些碳納米管不會對碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。具體地，所述碳納米管膜中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非絕對的直線狀，可以適當(dāng)?shù)膹澢?；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以適當(dāng)?shù)钠x延伸方向。因此，不能排除碳納米管膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米管之間可能存在部分接觸。當(dāng)所述碳納米管膜設(shè)置于所述基底100的外延生長面101時(shí)， 所述碳納米管膜中碳納米管的延伸方向與所述凹槽103的延伸方向可成一交叉角度α，且 α大于等于0度小于等于90度(0° < α <90° )。當(dāng)α為0度時(shí)，所述碳納米管的延伸方向平行于所述凹槽103的延伸方向；當(dāng)α為90度時(shí)，所述碳納米管的延伸方向垂直于所述凹槽103的延伸方向；當(dāng)0° < α <90°時(shí)，所述碳納米管的延伸方向與所述凹槽103 的延伸方向交叉。下面進(jìn)一步說明所述碳納米管膜或者碳納米管線的具體構(gòu)造、制備方法或處理方法。請參閱圖4及圖5，具體地，所述碳納米管膜包括多個(gè)連續(xù)且定向延伸的碳納米管片段113。該多個(gè)碳納米管片段113通過范德華力首尾相連。每一碳納米管片段113包括多個(gè)相互平行的碳納米管115，該多個(gè)相互平行的碳納米管115通過范德華力緊密結(jié)合。該碳納米管片段113具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述碳納米管膜可通過從一碳納米管陣列中選定部分碳納米管后直接拉取獲得。所述碳納米管膜的厚度為1納米 100微米，寬度與拉取出該碳納米管膜的碳納米管陣列的尺寸有關(guān)，長度不限。所述碳納米管膜中相鄰的碳納米管之間存在微孔或間隙從而構(gòu)成空隙112，且該微孔的孔徑或間隙的尺寸小于10微米。優(yōu)選地，所述碳納米管膜的厚度為100納米 10微米。該碳納米管膜中的碳納米管115沿同一方向擇優(yōu)取向延伸。所述碳納米管膜及其制備方法具體請參見申請人于 2007年2月9日申請的，于2010年5月沈日公告的第CN101239712B號中國公開專利“碳納米管膜結(jié)構(gòu)及其制備方法”。為節(jié)省篇幅，僅引用于此，但上述申請所有技術(shù)揭露也應(yīng)視為本發(fā)明申請技術(shù)揭露的一部分。請參閱圖6，當(dāng)所述碳納米管層包括層疊設(shè)置的多層碳納米管膜時(shí)，相鄰兩層碳納米管膜中的碳納米管的延伸方向形成一交叉角度β，且β大于等于0度小于等于90度 (0° < β < 90° )。為減小碳納米管膜的厚度，還可以進(jìn)一步對該碳納米管膜進(jìn)行加熱處理。為避免碳納米管膜加熱時(shí)被破壞，所述加熱碳納米管膜的方法采用局部加熱法。其具體包括以下步驟局部加熱碳納米管膜，使碳納米管膜在局部位置的部分碳納米管被氧化；移動碳納米管被局部加熱的位置，從局部到整體實(shí)現(xiàn)整個(gè)碳納米管膜的加熱。具體地，可將該碳納米管膜分成多個(gè)小的區(qū)域，采用由局部到整體的方式，逐區(qū)域地加熱該碳納米管膜。所述局部加熱碳納米管膜的方法可以有多種，如激光加熱法、微波加熱法等等。本實(shí)施例中，通過功率密度大于0. 1 X IO4瓦特/平方米的激光掃描照射該碳納米管膜，由局部到整體的加熱該碳納米管膜。該碳納米管膜通過激光照射，在厚度方向上部分碳納米管被氧化，同時(shí)，碳納米管膜中直徑較大的碳納米管束被去除，使得該碳納米管膜變薄?？梢岳斫?，上述激光掃描碳納米管膜的方法不限，只要能夠均勻照射該碳納米管膜即可。激光掃描可以沿平行碳納米管膜中碳納米管的排列方向逐行進(jìn)行，也可以沿垂直于碳納米管膜中碳納米管的排列方向逐列進(jìn)行。具有固定功率、固定波長的激光掃描碳納米管膜的速度越小，碳納米管膜中的碳納米管束吸收的熱量越多，對應(yīng)被破壞的碳納米管束越多，激光處理后的碳納米管膜的厚度變小。但是，如果激光掃描速度太小，碳納米管膜將吸收過多熱量而被燒毀。本實(shí)施例中，激光的功率密度大于0. 053 X IO12瓦特/平方米， 激光光斑的直徑在1毫米 5毫米范圍內(nèi)，激光掃描照射時(shí)間小于1. 8秒。優(yōu)選地，激光器為二氧化碳激光器，該激光器的功率為30瓦特，波長為10. 6微米，光斑直徑為3毫米，激光器與碳納米管膜的相對運(yùn)動速度小于10毫米/秒。所述碳納米管線可以為非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或扭轉(zhuǎn)的碳納米管線。所述非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線與扭轉(zhuǎn)的碳納米管線均為自支撐結(jié)構(gòu)。具體地，請參閱圖7，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)沿平行于該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長度方向延伸的碳納米管。具體地，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)碳納米管片段，該多個(gè)碳納米管片段通過范德華力首尾相連， 每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平行并通過范德華力緊密結(jié)合的碳納米管。該碳納米管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長度不限，直徑為0. 5納米 100微米。非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為將碳納米管膜通過有機(jī)溶劑處理得到。具體地，將有機(jī)溶劑浸潤所述碳納米管膜的整個(gè)表面，在揮發(fā)性有機(jī)溶劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，碳納米管膜中的相互平行的多個(gè)碳納米管通過范德華力緊密結(jié)合，從而使碳納米管膜收縮為一非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線。該有機(jī)溶劑為揮發(fā)性有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實(shí)施例中采用乙醇。通過有機(jī)溶劑處理的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線與未經(jīng)有機(jī)溶劑處理的碳納米管膜相比，比表面積減小，粘性降低。所述扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為采用一機(jī)械力將所述碳納米管膜兩端沿相反方向扭轉(zhuǎn)獲得。請參閱圖8，該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)繞該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線軸向螺旋延伸的碳納米管。具體地，該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)碳納米管片段，該多個(gè)碳納米管片段通過范德華力首尾相連，每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平行并通過范德華力緊密結(jié)合的碳納米管。該碳納米管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長度不限，直徑為0. 5納米 100微米。進(jìn)一步地，可采用一揮發(fā)性有機(jī)溶劑處理該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線。在揮發(fā)性有機(jī)溶劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，處理后的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線中相鄰的碳納米管通過范德華力緊密結(jié)合，使扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的比表面積減小，密度及強(qiáng)度增大。所述碳納米管線及其制備方法請參見申請人于2002年9月16日申請的，于2008 年8月20日公告的第CN100411979C號中國公告專利“一種碳納米管繩及其制造方法”，申請人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司，以及于2005年12月16日申請的，于 2009年6月17日公告的第CN100500556C號中國公告專利“碳納米管絲及其制作方法”，申請人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司。請參閱圖9所示，本發(fā)明第一實(shí)施例進(jìn)一步提供一種外延襯底10，所述外延襯底 10包括一基底100、一碳納米管層110，所述基底100具有一圖案化的表面作為外延生長面 101，所述碳納米管層110覆蓋所述基底100的外延生長面101設(shè)置，所述基底100的外延生長面101具有多個(gè)凹槽103，所述碳納米管層110在對應(yīng)所述凹槽103的位置懸空設(shè)置。具體的，所述基底100的外延生長面101包括多個(gè)凹槽103，所述多個(gè)凹槽103彼此平行排列延伸或相互交叉形成一相互連通的網(wǎng)絡(luò)。所述碳納米管層110包括多個(gè)通過范德華力首尾相連的碳納米管，所述碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向延伸，所述碳納米管的延伸方向平行于所述外延生長面101。所述碳納米管層110設(shè)置于圖案化的外延生長面101。 即，所述碳納米管層110整體平鋪于該圖案化的外延生長面101，凹槽103位置處的碳納米管層110處于懸空狀態(tài)，中間不與所述基底100的表面接觸。本實(shí)施例提供的外延襯底及其制備方法，具有以下有益效果首先，所述碳納米管層為一連續(xù)的自支撐結(jié)構(gòu)，因此可以直接鋪設(shè)在所述外延生長面作為掩模，制備方法簡單 其次，由于所述基底的外延生長面為一圖案化的表面，因此可以減少所述外延層生長過程中的晶格缺陷；再次，由于所述碳納米管層的存在，在后續(xù)的外延生長中，外延層只能從所述碳納米管層的空隙中生長，進(jìn)而進(jìn)一步減小了制備的外延層中的晶格缺陷，有利于生長高質(zhì)量的外延層；最后，由于用于外延層生長的基底表面為一圖案化的表面，同時(shí)由于碳納米管層的存在，減小了外延層與基底之間的接觸面積，進(jìn)而減小了二者之間結(jié)合應(yīng)力。請參閱圖10，進(jìn)一步的，本實(shí)施提供一種應(yīng)用所述外延襯底10生長外延層120的方法，應(yīng)用該外延襯底10生長外延層120的方法具體包括以下步驟
步驟S14，提供一外延襯底10;
步驟S15，在外延襯底10的外延生長面101生長外延層120。
在步驟S14中，該外延襯底10包括一基底100、一碳納米管層110，所述基底100 具有一圖案化的表面作為外延生長面101，所述碳納米管層110覆蓋所述基底100的外延生長面101設(shè)置，所述基底100的外延生長面101具有多個(gè)凹槽103，所述碳納米管層110在對應(yīng)所述凹槽103的位置懸空設(shè)置。在步驟S15中，所述外延層120的生長方法可以通過分子束外延法(MBE)、化學(xué)束外延法(CBE)、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沉積外延法(LPE)、金屬有機(jī)氣相外延法(M0VPE)、超真空化學(xué)氣相沉積法(UHVCVD)、氫化物氣相外延法(HVPE)、以及金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)等中的一種或多種實(shí)現(xiàn)。所述外延層120指通過外延法生長在基底100的外延生長面101的單晶結(jié)構(gòu)體， 其材料不同于基底100時(shí)，稱為異質(zhì)外延層；與基底100材料相同時(shí)，稱為同質(zhì)外延層。所述外延層120的生長的厚度可以根據(jù)需要制備。具體地，所述外延層120的生長的厚度可以為 0. 5納米毫米。例如，所述外延層120的生長的厚度可以為100納米飛00微米，或200 納米 200微米，或500納米 100微米。所述外延層120可以為一半導(dǎo)體外延層，且該半導(dǎo)體外延層的材料為 GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAs、SiGe, InP、Si, AlN, GaN, GaInN, AlInN, GaAlN或Alfe^nN。所述外延層120可以為一金屬外延層，且該金屬外延層的材料為鋁、鉬、 銅或銀。所述外延層120可以為一合金外延層，且該合金外延層的材料為MnGa、CoMnGa或 Co2MnGa。本實(shí)施例中，所述基底100為一藍(lán)寶石(Al2O3)基片，所述碳納米管層110為一單層碳納米管膜。本實(shí)施采用MOCVD工藝進(jìn)行外延生長。其中，采用高純氨氣(NH3)作為氮的源氣，采用氫氣(H2)作載氣，采用三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、三甲基銦(TMh)、 三甲基鋁(TMAl)作為( 源、In源和Al源。具體包括以下步驟
步驟S151，將藍(lán)寶石基底100置入反應(yīng)室，加熱到1100°C 1200°C，并通入H2、隊(duì)或其混合氣體作為載氣，高溫烘烤200秒 1000秒；
步驟S152，繼續(xù)同入載氣，并降溫到500°C 650°C，通入三甲基鎵及氨氣，生長GaN低溫緩沖層，其厚度10納米 50納米；
步驟S153，停止通入三甲基鎵，繼續(xù)通入氨氣和載氣，同時(shí)將溫度升高到 IlOO0C 1200°C，并恒溫保持30秒 300秒，進(jìn)行退火；
步驟S154，將基底100的溫度保持在1000°C 1100°C，繼續(xù)通入氨氣和載氣，同時(shí)重新通入三甲基鎵，在高溫下完成GaN的側(cè)向外延生長過程，并生長出高質(zhì)量的GaN外延層。具體的，所述外延層120的生長過程具體包括以下階段
第一階段沿著基本垂直于所述基底100的外延生長面101方向成核并外延生長形成多個(gè)外延晶粒；
第二階段所述多個(gè)外延晶粒沿著基本平行于所述基底100的外延生長面101方向外延生長形成一連續(xù)的外延薄膜；
第三階段所述外延薄膜沿著基本垂直于所述基底100的外延生長面101方向外延生長形成一外延層120。第一階段中，多個(gè)外延晶粒進(jìn)行縱向外延生長。該步驟中基于所述外延生長面101 與碳納米管層110配合關(guān)系的不同，外延層120生長形態(tài)也有所不同，由于位于兩個(gè)凹槽 103之間的部分碳納米管層110與所述外延生長面101直接接觸，所述外延晶粒直接從碳納米管層110的空隙112中生長出來；由于位于凹槽103上方的部分碳納米管層110懸空在所述凹槽103上方，該凹槽103處外延晶粒從凹槽103內(nèi)的基底100的表面開始生長，生長到懸空設(shè)置于凹槽103上的碳納米管層110所在的水平面后，透過所述碳納米管層110從所述碳納米管層110的空隙112中生長出來。第二階段中，通過控制生長條件使所述多個(gè)外延晶粒沿著基本平行于所述基底 100的外延生長面101的方向同質(zhì)外延生長并連成一體將所述碳納米管層110覆蓋。S卩，該步驟中所述多個(gè)外延晶粒進(jìn)行側(cè)向外延生長直接合攏，并最終在碳納米管周圍形成多個(gè)孔洞125將碳納米管包圍。所述碳納米管層110被包覆于所述外延層120中，即在外延層120中形成有多個(gè)孔洞125，所述碳納米管層110中的碳納米管被包覆于該孔洞125中。所述孔洞125相互連通形成一連續(xù)的通道，該通道中的碳納米管連續(xù)延伸。所述孔洞125的形狀與碳納米管層 110中的碳納米管的排列方向有關(guān)。當(dāng)碳納米管層110為單層碳納米管膜或多個(gè)平行設(shè)置的碳納米管線時(shí)，所述多個(gè)孔洞125彼此基本平行設(shè)置。當(dāng)碳納米管層110為多層交叉設(shè)置的碳納米管膜或多個(gè)交叉設(shè)置的碳納米管線時(shí)，所述多個(gè)孔洞125分別形成交叉設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)，所述多個(gè)孔洞125之間彼此交叉連通。由于所述碳納米管層110為一連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)，碳納米管層110中的碳納米管彼此首尾相連，因此，形成的所述孔洞125相互連通。第三階段中，所述外延層120將所述碳納米管層110覆蓋，并滲透所述碳納米管層 110的多個(gè)空隙112與所述基底100的外延生長面101接觸，即所述碳納米管層110的多個(gè)空隙112中均滲透有所述外延層120，且所述基底100的凹槽103中填充有外延層120。由于所述凹槽103及所述碳納米管層110的存在，使得外延晶粒與基底100之間的晶格位錯在形成連續(xù)的外延薄膜的過程中停止生長。因此，該步驟的外延層120相當(dāng)于在沒有缺陷的外延薄膜表面進(jìn)行同質(zhì)外延生長。所述外延層120具有較少的缺陷。請參閱圖11，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種外延襯底20的制備方法，主要包括以下步驟
步驟S21，提供一基底100，該基底100具有一外延生長面101 ； 步驟S22，在所述外延生長面101表面設(shè)置多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107形成一圖案； 步驟S23，在所述凸起結(jié)構(gòu)107的表面設(shè)置一碳納米管層110 ； 本實(shí)施例中所述外延襯底20的制備方法與第一實(shí)施例基本相同，其不同在于，在所述外延生長面101設(shè)置多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107，使所述外延生長面101圖案化。所述步驟S21與第一實(shí)施例中所述步驟Sll相同。在步驟S22中，所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107的材料可與基底100相同或不同，可以根據(jù)外延生長的實(shí)際需要進(jìn)行選擇。所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107可通過利用一如碳納米管層掩模并采用外延生長的方法制備，也可通過設(shè)置一薄膜然后再刻蝕的方法形成，也可通過將多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107直接設(shè)置于該外延生長面101形成。本實(shí)施例中，所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107的制備方法包括以下步驟
步驟S221，在所述外延生長面101設(shè)置一掩模102 ；所述掩模102的材料不限，如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或二氧化鈦等，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。本實(shí)施例中，所述掩模 102為二氧化硅。步驟S222，刻蝕所述掩模102，形成多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107。所述掩模102的刻蝕深度
13到達(dá)所述基底100的外延生長面101，從而使所述外延生長面101部分暴露出來。所述刻蝕方法與第一實(shí)施例中所述二氧化硅膜的刻蝕方法相同。所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107形成的圖案不限，本實(shí)施例中，所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107為多個(gè)平行且間隔排列的條形結(jié)構(gòu)，所述條形結(jié)構(gòu)的寬度可為1微米 50微米，相鄰?fù)蛊鸾Y(jié)構(gòu)107之間的間距可為為1微米 20微米，相鄰的凸起結(jié)構(gòu)107之間形成一凹槽，所述條形結(jié)構(gòu)的延伸方向基本相同。在步驟S23中，所述碳納米管層110通過直接鋪設(shè)的方法設(shè)置于該掩模102的表面，并覆蓋所述整個(gè)掩模102，所述碳納米管層110懸空設(shè)置于所述外延生長面101。所述懸空設(shè)置是指所述碳納米管層110的部分表面與所述凸起結(jié)構(gòu)107的一表面接觸設(shè)置，相鄰兩凸起結(jié)構(gòu)107之間的碳納米管層110與所述外延生長面101間隔設(shè)置。所述碳納米管層 110具有多個(gè)空隙112，所述基底100的外延生長面101通過該空隙112暴露出來。所述碳納米管層110中碳納米管的延伸方向與所述條形結(jié)構(gòu)的延伸方向相同或不同。優(yōu)選的，所述碳納米管層110中碳納米管的延伸方向垂直于條形結(jié)構(gòu)的的凸起結(jié)構(gòu)107的延伸方向， 可以進(jìn)一步減小后續(xù)外延生長過程中外延層120中的晶格缺陷。請參閱圖12，本實(shí)施例進(jìn)一步提供一種外延襯底20，該外延襯底20包括一基底 100，一碳納米管層110，所述基底100具有一外延生長面101 ；以及多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107設(shè)置在所述基底100的外延生長面101，所述碳納米管層110覆蓋所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107以及基底100的外延生長面101設(shè)置，位于相鄰的兩個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107之間的所述碳納米管層110
懸空設(shè)置。具體的，所述基底100的外延生長面101包括多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107，所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107彼此平行排列延伸或相互交叉形成一網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管層110包括多個(gè)通過范德華力首尾相連的碳納米管，所述碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向延伸，所述碳納米管的延伸方向平行于所述外延生長面101。所述碳納米管層110設(shè)置于圖案化的外延生長面 101。即，所述碳納米管層110整體平鋪于該圖案化的外延生長面101，位于凸起結(jié)構(gòu)107位置處的碳納米管層110與所述凸起結(jié)構(gòu)107緊密接觸；相鄰的凸起結(jié)構(gòu)107之間位置處的碳納米管層110處于懸空狀態(tài)，其中的碳納米管不與所述基底100的表面接觸。進(jìn)一步的，本實(shí)施提供一種應(yīng)用所述外延襯底20生長外延層120的方法，應(yīng)用該外延襯底20生長外延層120的方法具體包括以下步驟
步驟S24，提供一外延襯底20;
步驟S25，在外延襯底20的外延生長面101生長外延層120。本實(shí)施例中所述應(yīng)用外延襯底20生長外延層120的方法與第一實(shí)施例中基本相同，其不同在于，本實(shí)施例中，所述外延襯底20為在外延生長面101的表面設(shè)置有多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107，所述外延層120包覆該多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)107。在步驟S25中，所述外延層120從暴露出來的外延生長面101進(jìn)行生長。本實(shí)施例中，所述外延層120的材料為GaN，而所述凸起結(jié)構(gòu)107的材料為二氧化硅，由于二氧化硅不支持GaN外延生長，因此，在垂直生長所述外延層120時(shí)，所述外延層120只在相鄰的凸起結(jié)構(gòu)107之間的外延生長面101上進(jìn)行生長，而不再所述凸起結(jié)構(gòu)107的表面生長。當(dāng)所述外延層120填滿相鄰的凸起結(jié)構(gòu)107之間的間隙時(shí)，所述外延層120沿平行于外延生長面101的方向開始生長，將所述兩凸起結(jié)構(gòu)107之間的碳納米管包覆于該外延層120中。 進(jìn)一步的，所述外延層120在橫向生長的過程中，所述凸起結(jié)構(gòu)107兩側(cè)凹槽中的外延層120開始逐漸合攏，并將所述凸起結(jié)構(gòu)107半包圍。即，所述外延層120與所述外延生長面 101將所述條形的凸起結(jié)構(gòu)107包覆起來，所述凸起結(jié)構(gòu)107整體嵌入所述外延層120中?？梢岳斫?，當(dāng)所述凸起結(jié)構(gòu)107也支持所述外延層120生長時(shí)，所述外延層120可在所述外延生長面101及所述凸起結(jié)構(gòu)107的表面同時(shí)進(jìn)行生長，從而將所述凸起結(jié)構(gòu)107 及碳納米管層110整體覆蓋，所形成的外延襯底20與第一實(shí)施例基本相同。本發(fā)明所述外延襯底采用圖形化的基底，并將一碳納米管層作為掩模設(shè)置于所述基底外延生長面生長外延層，具有以下有益效果
第一，所述外延襯底中的基底具有一圖形化的生長面，該圖案化的表面具有多個(gè)微米級的微結(jié)構(gòu)，因此可減小外延生長過程中的位錯缺陷。第二，所述外延襯底中碳納米管層為圖形化結(jié)構(gòu)，其厚度、空隙尺寸均可達(dá)到納米級，所述襯底用來生長外延層時(shí)形成的外延晶粒具有更小的尺寸，有利于進(jìn)一步減少位錯缺陷的產(chǎn)生，以獲得高質(zhì)量的外延層。第三，所述外延襯底中基底的外延生長面具有多個(gè)微米級的微結(jié)構(gòu)，且所述碳納米管層的空隙尺寸為納米級，因此所述外延層從暴露的外延生長面生長，使得生長的外延層與基底之間的接觸面積減小，減小了生長過程中外延層與基底之間的應(yīng)力，從而可以生長厚度較大的外延層，可進(jìn)一步提高外延層的質(zhì)量。第四，所述外延襯底中的碳納米管層為一自支撐結(jié)構(gòu)，因此可以直接鋪設(shè)在基底的表面作為掩模，制備工藝簡單、成本較低。第五，應(yīng)用該外延襯底生長的外延層時(shí)，所述外延層具有更少的位錯缺陷，更高的質(zhì)量，可用于制備性能更加優(yōu)良的電子器件。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本發(fā)明精神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種外延襯底，用于生長外延層，該外延襯底包括一基底，該基底具有一圖案化的表面作為外延生長面，其特征在于，所述外延襯底進(jìn)一步包括一碳納米管層覆蓋所述基底的外延生長面設(shè)置，所述基底的外延生長面具有多個(gè)凹槽，所述碳納米管層在對應(yīng)所述凹槽的位置懸空設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的外延襯底，其特征在于，所述多個(gè)凹槽彼此平行排列或彼此交叉排列。
3.如權(quán)利要求2所述的外延襯底，其特征在于，所述凹槽的寬度為1微米 50微米，深度為0. 1微米 1微米，相鄰凹槽之間的間距為1微米 20微米。
4.如權(quán)利要求1所述的外延襯底，其特征在于，所述基底為一單晶結(jié)構(gòu)體，且所述基底的材料為 GaAs, GaN, Si、SOI、A1N、SiC、MgO、ZnO、LiGaO2, LiAlO2 或 Al2O30
5.如權(quán)利要求1所述的外延襯底，其特征在于，所述碳納米管層為多個(gè)碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)，該碳納米管層直接鋪設(shè)在所述基底的外延生長面。
6.如權(quán)利要求1所述的外延襯底，其特征在于，所述碳納米管層中的碳納米管的延伸方向平行于所述碳納米管層所在的平面。
7.如權(quán)利要求1所述的外延襯底，其特征在于，所述碳納米管層包括多個(gè)沿同一方向擇優(yōu)取向延伸的碳納米管，所述碳納米管之間通過范德華力首尾相連。
8.如權(quán)利要求7所述的外延襯底，其特征在于，所述多個(gè)凹槽平行排列，所述碳納米管的延伸方向與所述凹槽的延伸方向交叉排列。
9.如權(quán)利要求7所述的外延襯底，其特征在于，所述碳納米管層包括多層碳納米管膜層疊設(shè)置。
10.如權(quán)利要求1所述的外延襯底，其特征在于，所述碳納米管層具有多個(gè)空隙，該多個(gè)空隙沿所述碳納米管層的厚度方向貫穿所述碳納米管層。
11.一種外延襯底，用于生長外延層，該外延襯底包括一基底，該基底具有一外延生長面；以及多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底的外延生長面，其特征在于，所述外延襯底進(jìn)一步包括一碳納米管層覆蓋所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)以及基底的外延生長面設(shè)置，位于相鄰的兩個(gè)凸起結(jié)構(gòu)之間的所述碳納米管層懸空設(shè)置。
12.如權(quán)利要求11所述的外延襯底，其特征在于，所述多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)為沿同一方向延伸且彼此平行間隔設(shè)置的條形凸起結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求12所述的外延襯底，其特征在于，所述碳納米管層包括多個(gè)沿同一方向擇優(yōu)取向延伸的碳納米管，且所述碳納米管的延伸方向垂直于所述條形凸起結(jié)構(gòu)的延伸方向。
14.如權(quán)利要求12所述的外延襯底，其特征在于，所述條形凸起結(jié)構(gòu)的寬度為1微米 50微米，相鄰?fù)蛊鸾Y(jié)構(gòu)之間的間距為1微米 20微米。
15.一種外延襯底的制備方法，其包括以下步驟提供一基底，該基底具有一外延生長面；處理所述外延生長面，形成一圖案化的表面；在所述圖案化的外延生長面設(shè)置一碳納米管層。
16.如權(quán)利要求15所述的外延襯底的制備方法，其特征在于，所述在基底的外延生長面設(shè)置一碳納米管層的方法為將碳納米管膜或碳納米管線直接鋪設(shè)在所述基底的外延生長面作為碳納米管層。
17.如權(quán)利要求15所述的外延襯底的制備方法，其特征在于，所述圖案化表面的處理方法為濕法刻蝕、干法刻蝕、等離子刻蝕或光刻蝕方法中的一種或幾種。
18.—種外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，包括以下步驟提供一如權(quán)利要求1至14中任意一項(xiàng)所述的外延襯底，所述外延襯底具有一圖案化的外延生長面及覆蓋該外延生長面的碳納米管層；在所述外延襯底的外延生長面生長一外延層。
19.如權(quán)利要求18所述的外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，其特征在于，所述碳納米管層中具有多個(gè)空隙，所述外延層從所述基底的外延生長面通過該空隙暴露的部分生長。
20.如權(quán)利要求18所述的外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，其特征在于，所述外延層從基底表面生長至所述碳納米管層所在水平面后，透過所述碳納米管層繼續(xù)生長。
21.如權(quán)利要求18所述的外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，其特征在于，所述外延層中形成多個(gè)孔洞將所述碳納米管層中的碳納米管包覆。
22.如權(quán)利要求18所述的外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，其特征在于，所述外延層的生長方法具體包括以下步驟沿著基本垂直于所述基底的外延生長面方向成核并外延生長形成多個(gè)外延晶粒；所述多個(gè)外延晶粒沿著基本平行于所述基底的外延生長面方向外延生長形成一連續(xù)的外延薄膜；以及所述外延薄膜沿著基本垂直于所述基底的外延生長面方向外延生長形成一外延層。
23.如權(quán)利要求18所述的外延襯底作為生長外延層的應(yīng)用，其特征在于，所述外延層的生長方法包括分子束外延法、化學(xué)束外延法、減壓外延法、低溫外延法、選擇外延法、液相沉積外延法、金屬有機(jī)氣相外延法、超真空化學(xué)氣相沉積法、氫化物氣相外延法、以及金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外延襯底，用于生長外延層，該外延襯底包括一基底，該基底具有一圖案化的表面作為外延生長面，其中，所述外延襯底進(jìn)一步包括一碳納米管層覆蓋所述基底的外延生長面設(shè)置。本發(fā)明進(jìn)一步提供外延襯底的制備方法及其作為生長外延層的應(yīng)用。
文檔編號H01L33/12GK102263171SQ20111017296
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者范守善, 魏洋 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司