本技术涉及分枝纳米线制备，尤其涉及一种生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法及ⅲ-ⅴ族分枝纳米线。
背景技术：
1、ⅲ-ⅴ半导体材料是指元素周期表中ⅲ a族元素如b、al、ga、in、ta和ⅴa族元素如n、p、as、sb等组成的化合物，通常三五族材料具有直接带隙、电子迁移率高、光电转换效率高的优势，因此非常适合用于光通信、能量转换、探测器等。
2、分枝或树状纳米线是指从主纳米线主干外延生长一个或多个次级纳米线，次级纳米线之间可以相互连接，因此分枝纳米线天然可以形成更高维度的结构。通过控制三维结构中的载流子的开关、输运，可以使纳米线具备复杂的逻辑功能。形成三维纳米结构，为设计更复杂的三维构建块并利用其独特特性打开了大门。
3、三维纳米结构既可具有纳米材料与结构所赋予的量子效应、尺寸效应与表面效应等新奇物性，又可通过三维几何结构实现电声子输运与耦合、自旋极化、激子行为、波阵面调控等物性的协同调制，获得平面器件不具有的功能。分枝纳米线可以实现不同功能材料的纳米级集成、大大增强的结和表面积、以及可以实现三维结构互联，因此具有独特的光学、电子和催化性能。两种或者多种材料的纳米集成使得分枝纳米线可以用于制备异质结，从而结合不同材料的优势；由于其高表面/体积比、高光吸收和低反射率，分枝纳米线可以用于制作光电器件；独特的三维结构使得分枝纳米线在超级电容器、电池和光化学电池等多个领域具有巨大的应用潜力。
4、目前已有报道分枝纳米线合成方法包括化学气相沉积、分子束外延、水热法等等，合成了gan、gap，以及多种异质结如inp/zn3p2、mg/zn3p2、zn3p2/znse、ito/zn3p2等分枝纳米线。通过上述制备方法可以控制分枝纳米线主干及其分枝的长度、直径、化学成分等。然而，到目前为止，大部分分枝纳米线是由金属液滴催化的，这对于cmos工艺是非常不利的，会导致在si材料内部形成深能级缺陷。并且现有的分枝纳米线的形貌、处于主干纳米线上的位置、分布密度不能很好的控制，这样不利于分枝纳米线形成规则、稳定、可大规模制备的高维度结构，纳米线之间不能很好的对准、连接形成更高维度的结构，这对于分枝纳米线的实际应用是不利的。并且现有报道中通过控制应力在纳米线上形成缺陷作为分枝纳米线的成核位点，这对于载流子的传输是不利的，会造成载流子的损失。
技术实现思路
1、鉴于此，本技术实施例提供一种生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法及ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，以解决背景技术中存在的问题。
2、根据本技术实施例的第一方面，提供一种生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法，在衬底上生长有主枝纳米线，该方法包括：
3、改变纳米线主枝的表面的表面能，通过控制生长环境，使得分枝纳米线沿着低表面能的方向生长，所述低表面能的地方是无缺陷的纳米线表面。将沉积新的ⅲ族金属催化液滴附在主枝纳米线表面，驱动催化液在主枝纳米线表面从能量高的方向转移到更低表面能的方向，通过控制生长环境，使得分枝纳米线沿着能量更低的方向生长。
4、优选地，驱动方法为：改变纳米线主枝的表面的表面能来实现，这是由于分枝纳米线的位置和方向都是由主枝纳米线的表面能决定的。比如通过改变ⅲ/ⅴ源的比例或改变环境中原子密度、改变外延温度、引入痉挛/缺陷、改变主枝组分原子结构、改变液滴与主干接触方向、改变液滴大小、在液滴中引入第三种组分。
5、优选地，所述ⅲ-ⅴ族纳米线选自as基纳米线，如gaas纳米线、ingaas纳米线；n基纳米线，如ingan、gan纳米线、inn纳米线、alinn纳米线、aln纳米线、algan纳米线、alingan纳米线；p基纳米线，如inp纳米线。
6、优选地，该方法包括：
7、s1：在所述衬底上生长主枝纳米线；
8、s2：打开催化剂源和衬底的挡板，预沉积催化液滴作为次级纳米线生长所需的催化剂；然后打开分支纳米线的生长源，开始成核；
9、s3：提高衬底温度，然后打开分支纳米线的生长源开始生长。
10、根据本技术实施例的第二方面，提供一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，由第一方面所述的生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法得到。
11、优选地，所述分枝纳米线是一种异质结，即一级主干和二级分枝是由两种不同材料构成的，或者三级分枝与二级分枝的材料不同，或者相同元素种类但比例不同。
12、优选地，所述分枝纳米线是由分枝纳米线构成的阵列。
13、优选地，所述分枝纳米线是在硅衬底、蓝宝石或者ⅲ-ⅴ族材料衬底上制备的。具体地是，所述分枝纳米线是在硅、绝缘体上的单晶硅薄膜、蓝宝石、碳化硅、柔性材料或化合物衬底，以及表面改良处理过的玻璃、金属、有机材料等衬底上制备的；所述化合物衬底包括gan、gaas、gap、inp、gasb、ingan、inas、inn、aln等；或者为以上各类材料/结构组合而成的衬底；所述衬底选取晶面族包括{100}、{110}、{111}上制备的。
14、优选地于，所述分枝纳米线具有多重分枝结构，包括二级或者三级分枝结构，这些结构经多次生长获得。
15、优选地，所述分枝纳米线是用水热法、cvd、mbe等方法制备的。
16、优选地，所述分枝纳米线的次级分枝在主干上为非均匀分布，位置和密度可调。
17、优选地，所述位置和密度可调通过以下方式实现：通过改变ⅲ/ⅴ源的比例或改变外延温度引入缺陷、改变主枝原子构成、改变主枝纳米线生长方向；或者改变液滴的表面能。
18、优选地，所述分枝纳米线主干与次级分枝具有不同的掺杂浓度、或者不同的光学吸收性质、或者不同的催化性质，具备不同的功能。
19、优选地，所述分枝纳米线主干与次级分枝成预定角度。
20、采用无金属催化的分子束外延方法，可以精确控制分枝纳米线分枝结构的形貌、位置、密度等，从而为实现可控的纳米尺度三维互联的器件做出探索。通过在ⅲ-ⅴ族分枝纳米线生长过程中精确控制mbe设备中元素通量，使催化液滴可以附着在已经生长完成的纳米线上。当上一级的纳米线生长完成后，沉积新的ⅲ族金属催化液滴附着在已经生在的纳米线表面，再控制v/iii通量以及衬底温度，继续生长次级纳米线。
21、采用这种方法，可以在不引入应力和缺陷的技术上可以获得分枝纳米线，这不仅解决的了分枝纳米线生长过程中引入缺陷导致的载流子损失的问题，还可以通过控制生长条件精确控制次级纳米线生长的位置、密度。并且，生长出来的纳米线形状规则，便于与其他分枝纳米线连接形成三维结构。
22、本发明是通过控制表面能来实现的。在无缺陷的分支纳米线表面，液滴倾向于沉积并且汇聚在低表面能处，因此有利于分枝纳米线的成核与生长。而分支纳米线的生长方向也是由表面能控制的。分枝纳米线的生长方向也是由表面能控制的，通过液滴在纳米线主枝上的移动从能量高的方向转移到更低表面能的方向。因此我们可以通过控制主枝纳米线在不同方向的衬底上生长，通过控制生长环境得到某一种主枝纳米线的表面。如果主枝表面的表面能较低，第二次沉积的催化液滴会倾向于停留并汇聚在这一表面。再通过控制生长环境，使得分枝纳米线沿着能量更低的方向生长。因此主枝纳米线的表面决定了催化液滴能不能在此黏附。分枝纳米线本身的性质决定了分支纳米线的优势生长方向。
23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
1.一种生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法，其特征在于，在衬底上生长有主枝纳米线，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法，其特征在于，驱动方法为：将沉积新的ⅲ族金属催化液滴附在主枝纳米线表面，驱动催化液在主枝纳米线表面从能量高的方向转移到更低表面能的方向。
3.根据权利要求1所述的生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法，其特征在于，所述ⅲ-ⅴ族纳米线选自as基纳米线、n基纳米线、p基纳米线。
4.根据权利要求1所述的一种生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法，其特征在于，该方法包括：
5.一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的生长ⅲ-ⅴ族分枝纳米线的方法得到。
6.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线是一种异质结，即一级主干和二级分枝是由两种不同材料构成的，或者三级分枝与二级分枝的材料不同，或者相同元素种类但比例不同。
7.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线是由分枝纳米线构成的阵列。
8.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线是在硅衬底、蓝宝石或者ⅲ-ⅴ族材料衬底上制备的。
9.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线具有多重分枝结构，包括二级或者三级分枝结构，这些结构经多次生长获得。
10.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线是用水热法、cvd、mbe方法制备的。
11.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线的次级分枝在主干上为非均匀分布，位置和密度可调。
12.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述表面能调节通过以下方式实现：通过改变ⅲ/ⅴ源的比例或改变环境中原子密度、改变外延温度、引入孪晶/缺陷、改变主枝组分原子结构、改变原子在主干纳米线上的扩散速率、改变液滴与主干接触角度、改变液滴组分、改变液滴大小。
13.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线主干与次级分枝具有不同的掺杂浓度、或者不同的光学吸收性质、或者不同的催化性质，具备不同的功能。
14.根据权利要求5所述的一种ⅲ-ⅴ族分枝纳米线，其特征在于，所述分枝纳米线主干与次级分枝成预定角度。
