專利名稱：一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于納米材料制備方法技術領域，特別涉及一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法。
背景技術：
硅納米線陣列結構材料具有獨特的光、電與力學特性，已成為構建新型光電器件、傳感器件以及微型電子器件的主要材料。目前，通過生長或腐蝕獲得的硅納米線陣列結構材料均為單層結構，通常存在于硅基底表面。硅基底的干擾在一定程度上削弱了納米線陣列結構材料的本征特性，阻礙了納米線陣列結構材料的實用化進程。人們利用接觸式印刷技術把納米線陣列結構材料從基底分離出來，但是在分離過程中機械作用力不可避免地破 壞了硅納米線陣列結構的有序性與完整性。
發明內容
針對現有技術不足，本發明提供了一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法。一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下a.單晶硅片預處理分別利用丙酮、乙醇以及去離子水超聲清洗單晶硅片，去除其表面油污；之后利用CP-4A溶液浸泡單晶硅片，去除其表面劃傷層與玷污層，所述CP-4A溶液中各組分的體積比為濃度為40被％的冊濃度為65被％的順03 :無水乙醇=H2O =3 5 3 22 ;之后利用濃度為7. 3 mol/L的氫氟酸清洗單晶硅片，去除其氧化層；之后用去離子水將單晶硅片沖洗干凈；b.單晶硅片減薄配制氫氟酸-硝酸銀-雙氧水混合減薄液，其各組分濃度分別為氫!氣酸 3 mol/L 5 mol/L、硝酸銀 O. 01 mol/L O. 02 mol/L、雙氧水 I mol/L 5 mol/L ；將步驟a中所得到的單晶硅片浸泡于30 0C ^50 1恒溫水浴中的減薄液中，反應15 mirT20min,獲得厚度低于100 μ m的薄單晶娃片；c.薄單晶硅片上下表面刻蝕硅納米線陣列結構配制氫氟酸-硝酸銀混合刻蝕液，其中氫氟酸的濃度為3 mol/L^5 mol/L，硝酸銀的濃度為0.01 mol/L^O. 02 mol/L ;將薄單晶娃片浸潰于25 °C ^50 溫水浴中的刻蝕液中，反應30 min^50 min,得到一種娃納米線陣列結構材料；d.去除硅納米線陣列結構材料中殘余的銀用濃度為65 丨％的硝酸浸泡步驟c中得到的硅納米線雙層陣列結構材料5分鐘 10分鐘，徹底去除殘留在硅納米線陣列結構材料中的銀，然后用去離子水沖洗干凈；e.去除硅納米線陣列結構材料表面氧化層用濃度為4 wt%的氫氟酸浸泡步驟d中得到的硅納米線雙層陣列結構材料3分鐘 5分鐘，去除硅表面的氧化層，并在納米線表面形成硅氫鍵，用去離子水沖洗干凈，真空干燥保存。所述單晶硅片為(100)取向的P型單晶硅片，其電阻率為7 Ω·αιΓ 3 Ω-Cm0
所述去離子水的電阻率大于或等于16 Ω-cmo本發明的有益效果為采用本發明的方法可以獲得硅納米線雙層陣列結構。雙層結構之間納米線相互連通，保證結構的穩定性，同時兼顧納米線的完整性與有序性。本發明為新型復合納米結構材料的制備提供了新的思路，為新型納米器件的 開拓研究提供了材料基礎。而且，本發明具有全溶液法實現雙層陣列結構的技術特征，成本低，工藝簡單，且與現有納米器件制備工藝相兼容，可降低新型納米器件的制作成本，為硅納米線雙層陣列結構材料的實際應用提供了可能性。
圖I為實施例I所制備的一種硅納米線雙層陣列結構材料的掃描電鏡照片。
具體實施例方式本發明提供了一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。實施例Ia.采用電阻率為7 Ω·αιι 13 Ω _cm的(100)單晶硅片，在丙酮中超聲清洗10min，然后在無水乙醇中超聲清洗10 min，再用去離子水沖洗2次,然后在CP-4A溶液中常溫浸泡5 min，所述CP-4A溶液中各組分的體積比為濃度為40 wt%的HF =HNO3 :無水乙醇H2O =3 5 3 :22，其中HNO3的質量分數為65% ;之后在濃度為7. 3 mol/L的氫氟酸溶液中浸泡5 min ;再用去離子水沖洗2 min后,真空干燥；b.把預處理后的單晶硅片放入配制好的恒溫氫氟酸-硝酸銀-雙氧水混合減薄液中，其各組分濃度分別為氫氟酸4 mol/L、硝酸銀O. 02 mol/L、雙氧水5 mol/L。在50 V下，反應25 min后,獲得厚度為100 μπι的薄單晶娃片。將薄單晶娃片浸入濃度為65 wt%的濃硝酸中10 min，去除薄單晶硅片表面殘余的銀粒子，然后用去離子水沖洗2 min，真空干燥。c.用聚四氟乙烯夾具夾持步驟b中所得到的薄單晶硅片，浸入配制好的50 °〇恒溫氫氟酸-硝酸銀混合刻蝕液中，其各組分濃度分別為氫氟酸4 !1101/1，硝酸銀0.02 mol/L,反應45 min后,獲得娃納米線雙層陣列結構材料。d.將步驟c中所得到的硅納米線雙層陣列結構材料用濃度為65被％硝酸浸泡10min，去除殘余銀，然后用去離子水沖洗。e.將步驟d中所得到的硅納米線雙層陣列結構材料用濃度為用4被％氫氟酸浸泡5 min，去除氧化層，然后用去離子水沖洗并干燥，其形貌如圖I所示。
權利要求
1.一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下 a.單晶硅片預處理分別利用丙酮、乙醇以及去離子水超聲清洗單晶硅片，去除其表面油污；之后利用CP-4A溶液浸泡單晶硅片，去除其表面劃傷層與玷污層，所述CP-4A溶液中各組分的體積比為濃度為40 ￥七％的冊濃度為65 ￥七％的順03 :無水乙醇H20 =3 5 3 22 ;之后利用濃度為7. 3 mol/L的氫氟酸清洗單晶硅片，去除其氧化層；之后用去離子水將單晶硅片沖洗干凈； b.單晶硅片減薄配制氫氟酸-硝酸銀-雙氧水混合減薄液，其各組分濃度分別為氫!氣酸 3 mol/L 5 mol/L、硝酸銀 O. 01 mol/L O. 02 mol/L、雙氧水 I mol/L 5 mol/L ;將步驟a中所得到的單晶硅片浸泡于30 0C ^50 1恒溫水浴中的減薄液中，反應15 mirT20min,獲得厚度低于100 μ m的薄單晶娃片； c.薄單晶硅片上下表面刻蝕硅納米線陣列結構配制氫氟酸-硝酸銀混合刻蝕液，其中氫氟酸的濃度為3 mol/L"5 mol/L，硝酸銀的濃度為0. 01 mol/L^O. 02 mol/L ;將薄單晶娃片浸潰于25 0C ^50 Τ>|1 溫水浴中的刻蝕液中，反應30 min"50 min,得到一種娃納米線陣列結構材料； d.去除硅納米線陣列結構材料中殘余的銀用濃度為65wt%的硝酸浸泡步驟c中得到的硅納米線雙層陣列結構材料5分鐘 10分鐘，徹底去除殘留在硅納米線陣列結構材料中的銀，然后用去離子水沖洗干凈； e.去除硅納米線陣列結構材料表面氧化層用濃度為4wt%的氫氟酸浸泡步驟d中得到的硅納米線雙層陣列結構材料3分鐘 5分鐘，去除硅表面的氧化層，并在納米線表面形成硅氫鍵，用去離子水沖洗干凈，真空干燥保存。
2.根據權利要求I所述一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法，其特征在于所述單晶硅片為(100)取向的P型單晶硅片，其電阻率為7 Ω·οπι^13 Ω-cm。
3.根據權利要求I所述一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法，其特征在于所述去離子水的電阻率大于或等于16 Ω-cmo
全文摘要
本發明屬于納米材料制備方法技術領域，特別涉及一種硅納米線雙層陣列結構材料的制備方法。本發明采用(100)單晶硅片，利用金屬納米粒子催化刻蝕技術減薄硅片，使其厚度低于100μm。把獲得的薄單晶硅片用聚四氟乙烯夾具夾持并放入刻蝕液，在薄硅片上、下表面同時刻蝕，控制反應溫度與時間獲得硅納米線雙層陣列結構材料。本發明首次利用薄硅片上、下表面刻蝕形成硅納米線雙層陣列結構材料，調控薄單晶硅片的厚度可控制硅納米線陣列雙層結構的厚度。本發明成本低、操作步驟簡單、且與現有納米器件制備工藝相兼容，可降低新型納米器件的制作成本。
文檔編號C30B33/10GK102817084SQ20121027636
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月3日 優先權日2012年8月3日
發明者李美成, 白帆, 谷田生, 黃睿 申請人:華北電力大學