外電場(chǎng)下金屬輔助制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的研究

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1、碩士學(xué)位論文題目:外電場(chǎng)下金屬輔助制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的研究研究生焦曉東專業(yè)機(jī)械工程指導(dǎo)教師巢炎副教授完成日期2016年3月15日杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文外電場(chǎng)下金屬輔助制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的研究研究生:焦曉東指導(dǎo)教師:巢炎副教授2015年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterStudyonfabricatingofsiliconnanostructurebasedonelectricfieldCandidate:

2、JiaoXiaodongSupervisor:Prof.ChaoYanDecember,2015抗州電子科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授較說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研巧工作所取得的成果，本論文不含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外。的作品或成果，均已在文中Ｗ明確方式祿明。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體一。申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)切相關(guān)責(zé)任論文作者簽名：日期：知戶《年Ｊ月日名與。、寺Ｊ

3、＾學(xué)位論文使用授較說(shuō)明；研巧生在校攻讀本人完全了解抗州電子科技大學(xué)關(guān)于保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)位期閩論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬杭州電子科技大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后，發(fā)表論文或使用論文工作成果時(shí)署名單位仍然為杭州電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，，可允許查閱和借閱論文；學(xué)?？桑薰颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容（＾＾允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）論文作者簽名／ｉ：也糸曰期：如／年Ｊ月嚴(yán)日兔指導(dǎo)教師簽名ｆ：％日期：＾月日７個(gè)／

4、杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要單晶硅納米結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的納米尺寸效應(yīng)，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，在半導(dǎo)體工業(yè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法很多，其中金屬輔助化學(xué)腐蝕（MaCE）法憑借其簡(jiǎn)單低功耗、不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備，制備精度高以及可制備范圍廣等優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。在MaCE法中，貴金屬催化劑顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是制備硅納米結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，但是容易受貴金屬形態(tài)、類型、溶液中氧化劑的含量、硅材料參雜程度以及硅晶向結(jié)構(gòu)等諸多因素影響，其運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性和不確定性仍無(wú)法有效的突破。本文從電化學(xué)腐蝕法的機(jī)理中

5、，在MaCE法中引入了外電場(chǎng)概念，使用外電場(chǎng)直接控制貴金屬顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并提出了外電場(chǎng)控制模型，詳細(xì)分析了外電場(chǎng)對(duì)腐蝕速度和腐蝕方向的控制作用，構(gòu)建了外電場(chǎng)下MaCE法制備三維硅納米結(jié)構(gòu)的方法，并取得了一定的成果。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）首先本文闡述了課題研究的背景意義，簡(jiǎn)單介紹了單晶硅納米結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)應(yīng)用和常用的制備方法?？偨Y(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)該方法的研究現(xiàn)狀，并且引出本文的主要研究?jī)?nèi)容。（2）詳細(xì)分析了MaCE法和電化學(xué)腐蝕法的機(jī)理，總結(jié)了單晶硅納米結(jié)構(gòu)制備過(guò)程中需要調(diào)控的參數(shù)。從這兩個(gè)方法的機(jī)理出發(fā)，引出了外電場(chǎng)

6、概念，提出了外電場(chǎng)下金屬輔助化學(xué)腐蝕制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法。（3）開(kāi)展了電場(chǎng)調(diào)控MaCE法的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比有無(wú)電場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明了電場(chǎng)對(duì)MaCE法具有調(diào)控能力。通過(guò)六組不同電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，研究了電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)MaCE法的調(diào)控能力，得出了不同電場(chǎng)強(qiáng)度下對(duì)腐蝕速度和腐蝕方向的影響關(guān)系。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，得出了電流密度和腐蝕速度的關(guān)系圖、電場(chǎng)有效作用區(qū)間和最優(yōu)電流密度。（4）詳細(xì)分析了外電場(chǎng)下MaCE法的制備機(jī)理，提出了外電場(chǎng)控制MaCE制備硅納米結(jié)構(gòu)的模型。通過(guò)正交電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了外電場(chǎng)模型控制腐蝕方向的能力。通過(guò)晶向

7、和氧化劑濃度的實(shí)驗(yàn)，研究了晶向和氧化劑濃度與外電場(chǎng)控制模型的關(guān)系，得出了氧化劑濃度對(duì)外電場(chǎng)模型影響最大，而晶向不會(huì)產(chǎn)生影響。（5）研究了外電場(chǎng)模型的應(yīng)用，開(kāi)展了電場(chǎng)下MaCE法制備3D硅納米結(jié)構(gòu)的可行性研究。搭建平臺(tái)，通過(guò)合適的控制算法，在單晶硅中形成圓形電場(chǎng)，從單晶硅SEM微結(jié)構(gòu)中可以看到，圓形電場(chǎng)使MaCE法在單晶硅中制備出一個(gè)圓弧結(jié)構(gòu)。證明了外電場(chǎng)模型具有制備3D硅納米結(jié)構(gòu)的能力，為制備復(fù)雜3D硅納米結(jié)構(gòu)提供了一種新的解決方案。關(guān)鍵詞：外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，單晶硅，MaCE，腐蝕速度方向，電場(chǎng)控制模型，3D硅納米結(jié)構(gòu)I

8、杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTSilicon(Si)nanostructuresexhibitpromisingpotentialapplicationinthesemiconductorindustryduetouniquenano-scaleeffectandexcellentphysicalproperties.Variousmethod