[發(fā)明專利]表面具有超疏水性納米硅線陣列的單晶硅片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010177182.1
• 申請(qǐng)日: 2010-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN101845661A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪鵬飛;周延彪;劉衛(wèi)敏;張文軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C25F3/12
• 分類號(hào): C25F3/12;C23C14/35;C23C14/16;B82B1/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體材料表面改性與納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種表面具有超疏水性納米硅線陣列的單晶硅片及其制備方法。

背景技術(shù)

浸潤性是固體表面的一個(gè)重要性質(zhì)，超疏水性作為其中一種特殊性質(zhì)，具有防水、防霧、抗氧化和自清潔等特點(diǎn)，在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或日常生活中都有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，構(gòu)筑超疏水性固體表面的研究引起了科研人員的廣泛關(guān)注并在建筑涂料、自清潔紡織品、液體無損輸送、防潮包裝材料等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

當(dāng)前，制備超疏水性固體表面的方法主要有：(1)構(gòu)筑微米/納米結(jié)構(gòu)的疏水性固體表面；(2)用低表面能的物質(zhì)對(duì)粗糙固體表面進(jìn)行修飾。此類報(bào)道有《電化學(xué)學(xué)會(huì)》雜志2008，155，D711-D714上發(fā)表的文章“硅片(001)上垂直納米硅線陣列的制備、表征和動(dòng)理學(xué)研究”(S.L.Cheng，C.H.Chung，H.C.Lee，A?Study?of?the?synthesis，characterization，and?kinetics?of?vertical?silicon?nanowire?arrays?on?Si(001)substrates，J.Electrochem.Soc.)；《納米技術(shù)》雜志2009，20，035605-035612發(fā)表的文章“分級(jí)納米硅線超疏水表面的制備”(W?F.Kuan，L.J.Chen，The?preparation?of?superhydrophobicsurfaces?of?hierarchical?silicon?nanowire?structures，Nanotechnology)；《朗格謬爾》雜志2007，23，1608-1611上發(fā)表的文章“氧化硅納米線超疏水表面的制備”(Y.Coffinier，S.Janel，A.Addad，R.Blossey，L.Gengembre，E.Payen，R.Boukherroub，Preparationof?superhydrophobic?silicon?oxide?nanowire?surfaces，Langmuir)；《納米快報(bào)》雜志2007，7，813-817上發(fā)表的文章“超疏水納米硅線表面的可逆電潤濕”(N.Verplanck，E.Galopin，J.C.Camart，V.Thomy，Y.Coffinier，R.Boukherroub，Reversible?electrowettingon?superhydrophobic?silicon?nanowires，Nano?Lett.)；《物理化學(xué)》雜志2008，112，4444-4450上發(fā)表的文章“金屬輔助化學(xué)刻蝕法制備大面積均勻納米硅線陣列”(M.L.Zhang，K.Q.Peng，X.Fan，J.S.Jie，R.Q.Zhang，S.T.Lee，N.B.Wong，Preparationof?large-area?uniform?silicon?nanowires?arrays?through?metal-assisted?chemical?etching，J.Phys.Chem.C)等。但從以上文獻(xiàn)報(bào)道中可以看出，制備出的疏水性固體表面存在許多不足，如納米硅線制備方法均為物理化學(xué)法；制備出的納米硅線粗細(xì)不均；未修飾的硅線陣列達(dá)不到超疏水程度；超疏水面積不確定；含氟化合物對(duì)人體有傷害等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服制備出的硅線粗細(xì)不均，未修飾粗糙硅片達(dá)不到疏水程度、疏水面積無法預(yù)先設(shè)定和含氟化合物有害等缺點(diǎn)，提供一種表面具有超疏水性納米硅線陣列的單晶硅片及其納米硅線的制備方法。

本發(fā)明提供的表面具有超疏水性納米硅線陣列的單晶硅片，由作為基底的單晶硅片和位于所述單晶硅片表面的納米硅線陣列組成。

上述單晶硅片中，所述單晶硅片為n型或p型單晶硅片，優(yōu)選p型單晶硅片，所述單晶硅片中，摻雜有下述元素中的至少一種：硼和磷，所述單晶硅片的電阻率小于100Ωcm，優(yōu)選10～30Ωcm，厚度均小于2mm，優(yōu)選0.5mm；所述單晶納米硅線的直徑為20～120nm，長度為1～15μm。

本發(fā)明提供的制備上述表面具有超疏水性納米硅線陣列的單晶硅片的方法，包括如下步驟：

1)將單晶硅片超聲清洗，干燥后在所述單晶硅片表面制備金納米顆粒薄膜層，得到表面覆蓋金納米顆粒薄膜層的單晶硅片；