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《多孔硅的制備方法及形成機理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、多孔硅的制備方法及形成機理摘要：對目前國內(nèi)外制備多孔硅的幾種主要方法：電化學方法、光化學方法、刻蝕法、水熱腐蝕法等進行了介紹，并簡單比較分析了各自的優(yōu)缺點。并闡述了多孔硅形成的三種理論模型。關鍵詞：多孔硅；制備方法；形成機理PreparationofPorousSiliconandmechanismAbstract：Severalnovelpreparationmethodsoftheporoussiliconsuchaselectrochemicalmethods,photochemicalmethod,etchingmet
2、hodandhydrothermaletchingmethodsareintroducedindetail.Theadvantagesanddisadvantagesofthesetechnologiesarepresentedbriefly．Thispaperexpoundsthreetheoreticalmodelformationoftheporoussilicon.Keyword：poroussilicon；preparationmethod；preparationmechanism1990年，由Canham[1]報道
3、了在UV激發(fā)下多孔膜表現(xiàn)出強且寬的可見光致發(fā)光帶，從那以后多孔硅引起人們的廣泛關注，從那以后人們對多孔硅開展了大量工作，來研究開發(fā)它的制備方法和形成的相關機理以及它的運用。關于多孔硅的制備方法，目前已有多種，然而不同的制備方法與制備條件對多孔硅的結構、性能有很大的影響，所以研究不同制備方法的優(yōu)缺點就顯得尤為重要。雖然，國內(nèi)外出現(xiàn)的制備多孔硅的方法有多種，但總體可歸納為電化學方法，光化學腐蝕法、刻蝕法和水熱腐蝕法，分別介紹如下。1．電化學腐蝕法(陽極腐蝕法)由于電化學方法制備多孔硅工藝簡單，形成的多孔硅具有孔徑小(最小可達幾個納
4、米)、多孔硅層深度較大且可根據(jù)需要控制，操作方便等優(yōu)點，所以電化學方法是形成多孔硅最傳統(tǒng)、使用最廣的方法。1.1單槽電化學方法制備多孔硅單槽電化學制備多孔硅[2,3]的具體做法是先用真空濺射的方法在清洗好拋光的硅片背面濺射一層金屬鉑膜作為電極，再按照圖1[4]所示的方法將直流穩(wěn)壓電源、硅片、電流表、陰極串聯(lián)成通路，打開電源即可進行腐蝕。單槽電化學方法是人們對制備多孔硅研究較多的一種方法，該方法的優(yōu)點是工藝比較成熟，人們對溫度、腐蝕液成分、摻雜、電流密度等制備條件對樣品的形貌、光致發(fā)光等特性的影響已有較多的認識，目前紅光發(fā)射多孔
5、硅制備的重復率已經(jīng)很高。缺點是如果陽極和陰極的相對位置不合適及在其表面形成氫氣泡的絕緣效應引起電解質電流密度空間的變化，從而導致不均勻腐蝕的發(fā)生[5]。圖1單槽電化學腐蝕裝置圖2單槽電化學腐蝕制備的多孔硅SEM1.2雙槽電化學法制備多孔硅取槽電化學方法制備多孔硅[6,7]的具體做法是將硅片插入裝有腐蝕液的電解槽中間的固定架上，硅片把電解槽分成兩個相互獨立的電解槽，用兩片鋪片分別面對面放在硅片的兩側作為陰極和陽極。結構簡圖如圖3所示。給電極施加電壓后，由于電場的作用，電流通過硅襯底從一個“半槽”流向另一個“半槽”，村底中的空穴就
6、會流向面向陰極面的硅表面，從而使陰極的硅村底發(fā)生電化學腐蝕，而面向陽極面的硅表面幾乎保持不變。通過改變腐蝕電流的大小，可以得到不同太小的孔，改變腐蝕時間可得到不同厚度的多孔硅層。雙槽電化學方法因為工藝簡單、條件容易控制，與單槽電化學腐蝕法相比，職槽電化學腐蝕法制備的多孔硅在孔徑尺寸、孔隙率、表面均勻性和多孔硅層厚度等性能上具有明顯的優(yōu)點，因此是目前制各多孔硅最常用的方法，其優(yōu)點主要表現(xiàn)為：(1)在雙槽裝置中采用Pt電極作為陰極和陽極，不必考慮硅基體背面的金屬化問題，降低了操作的復雜性。(2)在雙槽裝置中，兩個電極相對放置．暴露
7、的硅片是電流的唯一通路，所以流過硅片的電流密度較均勻，更易在大尺寸的硅基體表面形成均勻的多孔硅層。圖3雙槽電化學腐蝕裝置圖4雙電槽腐蝕制備的多孔硅SEM1.3電偶電流法制備多孔硅電偶電流法[8,9]是一種新興的多孔硅制各方法，這種方法的基本依據(jù)是原電池原理[10]。其工作原理如圖5所示，工作示意圖如圖6所示。在硅基片的一面鍍一層貴金屬(一般為鉑)作為電極，電偶部分是通過硅基片與其背面的金屬電極在電解液中相接觸組成的。由于硅的原電動勢比所用的貴金屬低，與之接觸時會產(chǎn)生原電動勢差，進而產(chǎn)生從金屬流向硅基片的電偶電流，導致硅基片中的
8、正電荷(即空穴)在電場作用下遷移到基片表面并與電解液發(fā)生電化學反應，從而使硅原子從硅基體上脫落，形成多孔硅。圖5原電池原理圖6原電池法示意圖2光化學腐蝕法單純的氫氟酸對硅的腐蝕作用很慢。甚至難以覺察到，在光的作用下，浸泡在HF水溶液或乙醇溶液中的C-Si可以與HF反應。光照能
