本发明涉及半导体制造，具体为一种密度可控的半导体硅纳米线及其制备方法。
背景技术：
1、半导体硅纳米线由于其独特的物理和化学性质而被广泛应用于锂离子电池、纳米电子领域和生物传感器等领域。半导体硅纳米线的关键参数包括密度和直径，直接影响纳米线的电学、光学和机械性能。此外，半导体硅纳米线因其独特的化学和物理性能，被证明是培养神经元的重要基材，半导体硅纳米线密度对培养神经元的轴突生长和方向具有关键作用。
2、目前，在自下而上制备半导体硅纳米线的方法中，金属的选择以及金属催化剂颗粒的尺寸和形状在很大程度上会影响半导体硅纳米线的生长模式和结构特性。由于金具有良好的化学惰性和生物相容性，因此金纳米颗粒被广泛的用来生长和半导体硅纳米线，为了控制金纳米颗粒的形貌和分布，目前人们制备金纳米颗粒主要通过以下方法获得：1)通过在高温下还原金盐溶液中的金离子制备得到具有不同形貌和尺度的金纳米颗粒；2)基于溅射或热蒸发沉积金膜制备金纳米颗粒，根据金膜厚度调整金纳米颗粒的形貌和分布；3)通过激光还原、微流控控制或电化学合成来控制金纳米颗粒的形貌和分布。然而，硅纳米线的密度可调控范围较窄。因此，人们一直在探索新的制备方法和调控策略来实现对半导体硅纳米线密度的控制。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种密度可控的半导体硅纳米线及其制备方法，通过制备非晶硅层结合退火工艺可以实现对金纳米颗粒密度的控制，利用优化后的金纳米颗粒来生长硅纳米线，可以获得密度为0.05～20根/μm2的硅纳米线，解决了上述背景技术中提出的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
5、根据本发明的第一方面，提供了一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，包括以下步骤：
6、a、氢化非晶硅薄膜的沉积：在硅晶片表面沉积氢化非晶硅薄膜；
7、b、金纳米颗粒的沉积：在所述氢化非晶硅薄膜上沉积金纳米颗粒；
8、c、硅纳米线的生长：将表面依次沉积氢化非晶硅薄膜和金纳米颗粒的硅晶片进行退火处理，在于370℃进行硅纳米线的生长，得到所述半导体硅纳米线。
9、优选的，步骤c中，所述退火处理选自以下条件中的任意一种：
10、(1)在370～600℃，130～1000pa的条件下，以50～1000sccm的氢气处理10～120min；
11、(2)在10～200w的功率下氢气等离子体处理10～120min；
12、(3)在10～200w的功率下四氟化碳等离子体处理10～120min；
13、(4)在370～600℃，130～1000pa的条件下，以50～1000sccm的氩气处理30～120min；
14、(5)以50～1000sccm的含氢气体于900～1100℃下处理30～120min。
15、优选的，所述含氢气体为氢气和氮气的混合气体，其中，氢气的体积分数占混合气体的5％。
16、优选的，步骤c中，在退火处理前，先采用浓度为1～20％的氢氟酸处理1～30min。
17、优选的，步骤c中，所述硅纳米线的生长的条件为：在150～1000pa，2～50w的功率下，通入氢气和硅烷处理5～120min，其中氢气的流速为100～1000sccm，硅烷的流速为1～20sccm。
18、优选的，步骤a中，所述氢化非晶硅薄膜的沉积的条件为：
19、在150～1000pa，2～50w的功率下，通入氢气和硅烷处理5～120min，其中氢气的流速为100～1000sccm，硅烷的流速为1～20sccm。
20、优选的，步骤b中，所述金纳米颗粒的沉积的等效薄膜厚度为0.5～20nm。
21、根据本发明的第二方面，提供了一种根据上述制备方法得到的半导体硅纳米线，所述半导体硅纳米线的长度为1.7～8.1μm，所述半导体硅纳米线的底座直径为0.1～0.4μm。
22、优选的，所述半导体硅纳米线的密度为0.05～20根/μm2。
23、(三)有益效果
24、本发明提供了一种密度可控的半导体硅纳米线及其制备方法。具备以下
25、有益效果：
26、1、本方案提供的密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，在沉积金纳米颗粒前先在硅晶片表面沉积氢化非晶硅薄膜，在结合简单的退火过程，优化金纳米颗粒来生长硅纳米线，从而获得0.05～20根/μm2的半导体硅纳米线。
27、2、本发明提供的密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，制备方法简单，能够在更宽的范围内调控半导体硅纳米线的密度，从而为纳米电子器件及其他应用提供更多的灵活性。
1.一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述退火处理选自以下条件中的任意一种：
3.根据权利要求2所述的一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：所述含氢气体为氢气和氮气的混合气体，其中，氢气的体积分数占混合气体的5％。
4.根据权利要求1所述的一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：步骤c中，在退火处理前，先采用浓度为1～20％的氢氟酸处理1～30min。
5.根据权利要求1所述的一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述硅纳米线的生长的条件为：在150～1000pa，2～50w的功率下，通入氢气和硅烷处理5～120min，其中氢气的流速为100～1000sccm，硅烷的流速为1～20sccm。
6.根据权利要求1所述的一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述氢化非晶硅薄膜的沉积的条件为：在150～1000pa，2～50w的功率下，通入氢气和硅烷处理5～120min，其中氢气的流速为100～1000sccm，硅烷的流速为1～20sccm。
7.根据权利要求1所述的一种密度可控的半导体硅纳米线的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述金纳米颗粒的沉积的等效薄膜厚度为0.5～20nm。
8.一种根据权利要求1至7任意一项所述的制备方法得到的半导体硅纳米线，其特征在于：所述半导体硅纳米线的长度为1.7～8.1μm，所述半导体硅纳米线的底座直径为0.1～0.4μm。
9.根据权利要求8所述的半导体硅纳米线，其特征在于，所述半导体硅纳米线的密度为0.05～20根/μm2。
