[發(fā)明專利]一種多孔硅模板的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410011017.7
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103746038A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃其煜;鄭一胄
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0216
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅模板的制備方法，尤其是一種多孔硅模板的制備方法。

背景技術(shù)

目前，制備多孔硅的方法有很多種，常用的方法主要有電化學腐蝕法，物理刻蝕法等。電化學腐蝕法最早是由貝爾實驗室的Uhlir提出，他發(fā)現(xiàn)在通電的HF溶液中硅片會被腐蝕成多孔結(jié)構(gòu)。自此電化學腐蝕得到了大量的研究：Vyatkin等人通過電化學腐蝕在P型單晶襯底上得到了多孔結(jié)構(gòu)；Kumar等人以HF/甲醇混合液為刻蝕劑，利用電化學腐蝕制備出多孔硅；楊娟玉等將納米二氧化硅作為電極，在熔融的CaCl₂中采用電化學法，得到了納米線。電化學法是將硅襯底作為陽極（硅被氧化后立即被HF腐蝕），因此又叫做陽極氧化法，以金屬鉑或者石墨作為陰極，以HF水溶液或者乙醇溶液作為刻蝕劑，并且施加恒定的電流或者恒定的電壓，腐蝕一段時間后，獲得多孔硅。電化學法的制備方法較為簡單，且得到多孔硅重復性較好。但是得到的多孔硅孔徑較小，即使采用Huimin?Ouyang等人提出的兩步陽極氧化的方法也只能將孔徑最大擴大為120nm。

物理刻蝕技術(shù)是采用反應(yīng)離子刻蝕或是光刻等方法制備多孔硅和硅納米線。Yin等人采用近場光刻和反應(yīng)離子刻蝕（RIE）將圖形轉(zhuǎn)移到Si襯底上，獲得了各種不同結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)如納米線，納米棒，納米圈等；Juhasz等人采用光刻和電化學刻蝕法獲得了從100nm到200nm直徑可控的納米線；物理刻蝕法獲得的納米結(jié)構(gòu)質(zhì)量較好，圖形的尺寸受控，并且對刻蝕液的需求較少，減少了對環(huán)境的污染。但所用的設(shè)備價格昂貴，制備成本較高，不適合大面積的生產(chǎn)。

化學腐蝕與電化學腐蝕的區(qū)別在于化學腐蝕是在開路的條件下將硅襯底浸泡在刻蝕液中腐蝕得到多孔硅，刻蝕液為HF和氧化劑的混合水溶液。氧化劑可以是HNO₃，NaNO₂，CrO₃等溶液?；瘜W腐蝕的原理為氧化劑首先將襯底表面的Si氧化成SiO₂，氧化層作為阻擋層，阻止了氧化劑進一步氧化襯底，而HF能夠腐蝕SiO₂，腐蝕后氧化層下面的襯底暴露在氧化劑下，這樣周而復始，在氧化和腐蝕下得到多孔硅。在化學腐蝕的基礎(chǔ)上又衍生出光化學腐蝕，由于HF腐蝕襯底的速度較慢，在腐蝕的過程中加入激光輔助，使襯底在腐蝕過程中產(chǎn)生非平衡載流子，加快腐蝕速度。化學腐蝕法能夠得到重復性較好的多孔硅，但是在制備過程中的大量使用腐蝕液，對環(huán)境不友好。

金字塔形減反射結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于現(xiàn)今的硅太陽能電池表面，作為減反射結(jié)構(gòu)有良好的減反射效果以及低成本。制備這種結(jié)構(gòu)主要通過堿溶液的濕法刻蝕得到，最常用的堿刻蝕液為NaOH，KOH和TMAH水溶液。金字塔形結(jié)構(gòu)是由于Si襯底在（111）和（100）面的密度不同，（111）方向的密度要高于（100）方向，因此沿（100）的刻蝕速率要高于（111）。而倒金字塔的結(jié)構(gòu)的形成需要通過光刻，等離子刻蝕，自組裝或者PECVD氧化等方法在襯底表面制備掩膜后，利用堿性溶液濕法刻得到。而利用金屬催化刻蝕得到倒金字塔結(jié)構(gòu)并沒有報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種多孔硅模板的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種多孔硅模板的制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一，取HF、H₂O₂、去離子水，充分混合，得刻蝕液；

步驟二，無光照條件下，將硅襯底放入所述刻蝕液中，之后放在熱板上保持恒溫，浸泡；

步驟三，將硅襯底取出，用去離子水反復沖洗，吹干，即可得到多孔硅模板。

優(yōu)選地，步驟一中，所述HF、H₂O₂、去離子水的體積比為1:4:8～4:1:8。

優(yōu)選地，步驟二中，所述硅襯底的晶向為100。

優(yōu)選地，步驟二中，所述硅襯底為表面沉積金屬銀的硅襯底。

優(yōu)選地，步驟二中，所述硅襯底的制備方法具體步驟如下：

步驟A：清洗硅片：將硅片切成小塊，依次經(jīng)丙酮超聲清洗、無水乙醇清洗、去離子水超聲清洗，然后用去離子水沖洗，吹干；

步驟B：配制沉積金屬Ag溶液：稱取AgNO₃放入燒杯中，取HF放入AgNO₃中，用去離子水定容到60ml，攪勻，得混合溶液；