[發明專利]硅納米線及其制備方法、硅納米線的圖形化制備方法

在審

• 申請號: 201810832593.6
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108996471A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 檀滿林;田勇;張維麗
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00;C01B33/021
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

本發明提供一種硅納米線的制備方法，包括以下步驟：(1)提供單晶硅片，將單晶硅片浸泡于HF溶液中進行氫鈍化處理；(2)將經過步驟(1)處理后的單晶硅片浸泡于銀沉積液中，使得單晶硅片的表面鍍上銀納米顆粒層，所述銀沉積液包括0.005～0.02mol/L的AgNO₃和1.2～9.6mol/L的HF，銀沉積時間為15～120S；(3)將經過步驟(2)處理后的單晶硅片浸泡于蝕刻液中進行蝕刻處理，得到硅納米線。其中，所述蝕刻液包括0.2～0.4mol/L的H₂O₂和2.4～9.6mol/L的HF或者0.07～0.42mol/L的Fe(NO₃)₃和2.4～9.6mol/L的HF，蝕刻時間為15～120min。該制備方法在常溫常壓下即可實現硅納米線的制備，操作過程簡單，并在此基礎上對硅片表面進行圖形化處理，實現了硅納米線在指定位置生長。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，尤其涉及一種硅納米線及其制備方法、硅納米線的圖形化制備方法。

背景技術

納米材料受到極大的關注，主要是由于其特殊的物理性質。因為當材料的尺寸減小至納米級別的時候，小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應、庫侖阻塞效應、表面效應等塊體材料并不具備的特殊物理性質便會表現出來。作為地球上元素含量排行第二的硅，是極其重要的半導體材料，在當下的信息時代已被廣泛的應用于各種通訊器材及微電子元件之中。然而硅的禁帶寬度僅有1.12e V，非常的窄小，這使得其在器件應用過程當中受到了限制。如果將半導體材料硅尺寸納米化，使其具有納米材料特有的優異物理性能，這無疑將使得其產生更高的應用價值。

現有的有關硅納米線的制備方法往往需要在高溫高壓的條件下實現，所用的設備要求高，制備成本居高不下，這些都為硅納米線產業化應用帶來了不利。并且硅納米線在器件中實際應用時，有時僅需要在硅片的某些特殊的部位生長納米線結構。

發明內容

鑒于以上內容，有必要提供一種在常溫常壓下操作的簡單的硅納米線的制備方法，以及硅納米線的圖形化制備方法。

本發明提供一種硅納米線的制備方法，其包括以下步驟：

(1)提供單晶硅片，將單晶硅片浸泡于HF溶液中進行氫鈍化處理；

(2)將經過步驟(1)處理后的單晶硅片浸泡于銀沉積液中，使得單晶硅片的表面鍍上銀納米顆粒層，所述銀沉積液包括0.005～0.0.02mol/L的AgNO₃和1.2～9.6mol/L的HF，銀沉積時間為15～120S；

(3)將經過步驟(2)處理后的單晶硅片浸泡于蝕刻液中進行蝕刻處理，得到硅納米線。其中，所述蝕刻液包括0.2～0.4mol/L的H₂O₂和2.4～9.6mol/L的HF或者0.07～0.42mol/L的Fe(NO₃)₃和2.4～9.6mol/L的HF，蝕刻時間為15～120min；

優選地，所述銀沉積液中AgNO₃的濃度為0.01mol/L。

優選地，征在于，所述銀沉積液中HF的濃度為4.8～9.6mol/L。

優選地，所述蝕刻液中H₂O₂的濃度為0.4mol/L。

優選地，所述蝕刻液中HF的濃度為4.8～9.6mol/L。

優選地，在步驟(3)后還包括以下步驟(4)：將經過步驟(3)處理后的單晶硅片浸泡于稀硝酸中，以去除所述硅納米線中的銀納米顆粒。

優選地，在步驟(4)之后還包括以下步驟：對經過步驟(4)處理后的單晶硅片進行清洗、干燥。