外電場(chǎng)下金屬輔助制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、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

2、性仍無法有效的突破。本文從電化學(xué)腐蝕法的機(jī)理中，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：
　?。?）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

3、本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　?。?）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)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。
　?。?）開展了電場(chǎng)調(diào)控MaCE法的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比有無電場(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

4、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。
　?。?）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。通過晶向和氧化劑濃度的實(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。
　?。?）研究了外電場(chǎng)模型的應(yīng)用，開展了電