一步纳米银催化刻蚀法制备多孔硅纳米线阵列

• 全文链接
• 请求原文

作   者：

何祖东;  耿超;  邱佳佳;  杨玺;  席风硕;  李绍元;  马文会; 

作者机构：

昆明理工大学新能源研究院;  昆明理工大学冶金与能源工程学院(复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室);  云南省能源研究院有限公司; 

关键词：

金属辅助化学刻蚀法;  单晶硅;  形成机理;  硅纳米线阵列;  多孔结构; 

期刊名称：

工程科学学报

基金项目：

MACE纳米刻蚀与退火处理协同强化工业硅中杂质酸浸脱除研究
新型柔性石墨烯/超薄硅异质结太阳能电池构建及其增效机理研究
有机功能分子修饰多孔硅在有毒重金属离子传感器中的研究

i s s n：

2095-9389

年卷期：

2019 年 07 期

页   码：

922-928

摘   要：

通过采用一步纳米金属颗粒辅助化学刻蚀法(MACE)成功制备了多孔硅纳米线,并主要研究了硅片掺杂浓度、氧化剂AgNO_3浓度以及HF浓度对硅纳米线阵列形貌结构的影响规律.研究结果表明:较高的掺杂浓度更有利于刻蚀反应的发生和硅纳米线阵列的形成,这是由于高掺杂浓度在硅片表面引入了更多的杂质和缺陷,同时高掺杂浓度的硅片与溶液界面形成的肖特基势垒更低,更容易氧化溶解形成硅纳米线阵列;在一步金属辅助化学刻蚀法制备多孔硅纳米线阵列的过程中,溶液中AgNO_3浓度对于其刻蚀形貌和结构起到主要作用,AgNO_3浓度过低或过高时,硅片表面会形成腐蚀凹坑或坍塌的纳米线簇,Ag NO3浓度为0. 02 mol·L~(-1)时,硅纳米线会生长变长,最终形成多孔硅纳米线阵列.随着硅纳米线的增长,纳米线之间的毛细应力会使得一些纳米线顶部出现团聚现象;且当HF溶液浓度超过4. 6 mol·L~(-1)时,随着HF酸浓度的增加,硅纳米线的长度随之增加.同时,硅纳米线的顶部有多孔结构生成,且硅纳米线的孔隙率随HF浓度的增加而增多,这是由于纳米线顶部大量的Ag+随机形核,导致硅纳米线侧向腐蚀的结果.最后,根据实验现象提出相应模型对多孔硅纳米线的形成过程进行了解释,归因于银离子的沉积和硅基底的氧化溶解.