研究目的
研究硅(111)衬底上水平生长GaN纳米线及其生长过程中催化剂迁移与聚结的影响。
研究成果
该研究成功利用自催化垂直液相外延(SVLS)技术在硅(111)衬底上实现了水平生长氮化镓纳米线(GaN NWs)，揭示了催化剂迁移与合并对纳米线生长的显著影响。这些纳米线呈现单晶结构并具有良好的光学特性，显示出在硅基上集成高密度III-V族纳米器件的潜力。该发现为未来纳米器件应用中控制纳米线生长提供了重要见解。
研究不足
该研究受限于HVPE生长工艺的技术约束，以及在控制催化剂迁移和聚结以实现更均匀纳米线生长方面存在的优化空间。
1：实验设计与方法选择：
采用Au/Ni催化剂，通过表面定向气液固（SVLS）生长法在大气压下使用自制水平HVPE反应器（由三区炉加热）在硅(111)衬底上生长水平GaN纳米线。
2：样品选择与数据来源：
使用硅(111)衬底，部分对比实验采用蓝宝石（C面、R面）和GaN(0001)衬底。沉积4nm厚电子束蒸发Au/Ni薄膜前，通过HF-H2O溶液清洗去除硅表面自然氧化层。
3：实验设备与材料清单：
包括自制水平HVPE反应器、电子束蒸发仪、扫描电子显微镜（FESEM，日立4800）、原子力显微镜（AFM）、高分辨透射电镜（HRTEM，FEI Tecnai F30，300KV）、聚焦离子束（FIB）、能谱仪（EDS）、微区光致发光（μ-PL）和阴极荧光（CL）测量系统。
4：0）、原子力显微镜（AFM）、高分辨透射电镜（HRTEM，FEI Tecnai F30，300KV）、聚焦离子束（FIB）、能谱仪（EDS）、微区光致发光（μ-PL）和阴极荧光（CL）测量系统。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过翻转衬底并在托盘与衬底间添加支撑物实现气体扩散来生长GaN纳米线。生长过程包含：850℃下液态镓与气态HCl反应生成GaCl气体，在第二区与NH3混合，第三区维持980℃进行纳米线生长。
5：数据分析方法：
通过SEM和AFM表征GaN纳米线形貌；采用HRTEM和选区电子衍射（SAED）分析纳米线结构与材料质量；通过EDS、μ-PL和CL测量分析纳米线化学成分与光学特性。
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HRTEM
FEI Tecnai F30
FEI
High-resolution transmission electron microscopy for structural analysis
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FESEM
Hitachi 4800
Hitachi
Characterization of the morphology of GaN NWs
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HVPE reactor
homemade
Used for the growth of GaN nanowires
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AFM
nanoscope III
Atomic force microscopy for surface characterization
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