[發明專利]一種在電磁耦合場作用下制備硅納米結構的方法

有效

• 申請號: 201611046617.2
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106744670B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 巣炎;劉先歡;姚安琦;王志權
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明屬于硅表面加工技術領域，具體涉及一種硅表面納米結構的可控性加工方法，其包括如下步驟：步驟一，對硅片進行貴金屬涂；步驟二，制備硅納米結構：一反應釜中盛入蝕刻溶液，反應釜設置電場發生裝置以及磁場發生裝置；步驟一的硅片置入反應釜且浸入所述的蝕刻溶液，先啟動電場發生裝置，后啟動磁場發生裝置，反應設定時間后，制得硅納米結構。本發明操作簡單方便，能夠克服晶向力、溶液黏性阻力控制腐蝕方向，可重復性高，制備硅納米結構效率高，便于大規模使用生產。本發明制備的硅納米結構在微電子、光電子、太陽能電池以及傳感器等領域具有重要的應用前景。

技術領域

本發明屬于硅表面加工技術領域，具體涉及一種硅表面納米結構的可控性加工方法。

背景技術

由于納米材料的特殊物理性質，其受到越來越多的關注。當材料的尺寸減小至納米級別時，將表現出塊體材料所不具備的特殊物理性質，硅納米結構具有突出的量子限域效應、宏觀量子隧道效應、庫侖阻塞效應、表面效應等，在微電子、光電子、太陽能電池以及傳感器等方面具有重要的應用，而日益受到廣泛關注。

目前報道的有關硅微納米結構的制備方法已不少，如氣-液-固法、激光刻蝕法、離子反應腐蝕法等，但這些方法都需要在特定條件下實現，所用的設備要求高，制備成本自然比較高，這些因素不利于硅納米結構產業化的應用。因此，尋找一種低成本、工藝過程簡單、設備依賴性小、硅納米結構形貌可控性高的方法仍然是目前研究硅納米領域主要趨勢。同時，硅基材料納米結構在器件中實際應用時，僅需對硅納米結構進行局部制備，實現硅納米形貌的有效控制是保證器件質量的關鍵。因此，硅基材料納米結構制備的可控性成為新熱點。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種應用電場和磁場制備納米結構的方法，其在現有金屬輔助化學輔助制備硅納米結構的基礎上，通過電場和磁場對貴金屬的運動進行控制，實現硅納米結構的有效制備。該加工方法所獲得的硅納米結構質量好、納米結構的可重復性高、制備過程控制性好，實用性強。

為實現本發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種在電磁耦合場作用下制備硅納米結構的方法，其特征是按如下步驟：

步驟一，對硅片進行貴金屬涂層；

步驟二，制備硅納米結構：一反應釜中盛入蝕刻溶液，反應釜設置電場發生裝置以及磁場發生裝置；步驟一的硅片置入反應釜且浸入所述的蝕刻溶液，先啟動電場發生裝置，后啟動磁場發生裝置，反應設定時間后，制得硅納米結構。

優選的，步驟一對硅片進行貴金屬涂層中，涂層溶液由溶液和溶液混合而成，在10~30℃下，將硅片置入配制好的涂層溶液中，控制反應時間為數分鐘。

優選的，步驟一配制涂層溶液中，溶液的摩爾濃度為0.005~0.01mol/L，溶液的摩爾濃度為4.0~4.8mol/L，兩者的體積比為0.8~1.2:1~1.2。

優選的，待步驟一的反應結束后，用去離子水沖洗以去除表面的殘液。

優選的，步驟二制備硅納米結構過程中，蝕刻溶液由溶液和溶液混合而成。

優選的，步驟二配制蝕刻溶液中，溶液的摩爾濃度為4.0~5.0mol/L，溶液的摩爾濃度為0.3~0.5mol/L，兩者的體積比為0.8~1.2:1~1.2。

優選的，步驟二在蝕刻溶液中制備硅納米結構過程中， 10~30℃下，啟動電場發生裝置，其中，電場發生裝置采用直流電，電流大小為0~30mA；和/或，磁場發生裝置采用直流電源，電流大小為0~100mA。

優選的，步驟二在蝕刻溶液中制備硅納米結構過程中，反應釜（5）包括筒狀鐵芯（3），鐵芯（3）具有內部容納區，鐵芯（3）的外壁纏繞有漆包線圈（4），形成所述的磁場發生裝置。