一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法技术

本发明专利技术公开了一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，该方法是将常规作为阴极的圆形薄铂片，以圆形薄铂片中心为圆心，沿着圆形薄铂片半径剪开，铂片卷起构成一个圆锥形的薄铂片，锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极，以圆锥底部面中心为圆心，沿径向方向离圆心越远，锥形薄铂片阴极离硅片的实际距离越近。一方面，离硅片中心越远，腐蚀电流面密度越大，从而沿径向方向上随离硅片腐蚀中心越远而腐蚀越深；另一方面，正常恒流腐蚀下，随离腐蚀中心越远，沿径向方向物理厚度缓慢变小，在一定条件下，二者达到动态平衡，从而增强了多孔硅薄膜内表面的径向物理微结构的均匀性，保证多孔硅薄膜径向物理微结构的均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法。
技术介绍
自1990年Canham等报道了多孔硅材料在室温下光致发光现象以来，多孔硅材料已经在许多应用领域展开了大量的研究工作，如多孔硅在光电子学、光学器件、太阳能电池和传感器技术等方面广泛的应用。特别是1996年，Hirschman首次实现硅基光电集成原型器件是多孔硅应用研究的一个里程碑。大量的已有研究工作集中在研究阳极腐蚀参数对多孔硅特性的影响，获得了一些有价值的经验规律，但是，这些研究工作基本上都局限于多孔硅表面的微结构及特点，对多孔硅内部微结构及其特性至今研究还比较少。从已有的文献得出如下结论：在恒电流密度的腐蚀条件下，随着离腐蚀中心越远，SEM图像表明：多孔硅样品的物理厚度缓慢变小，在腐蚀边缘，有文献报道：在径向58μm距离里，薄膜的物理厚度从2.48μm减少到1.72μm；此外，径向折射率n增加，即多孔度变小，同时，反射光谱强度显示出干涉振荡减弱，这意味着多孔硅薄膜的均匀性和界面的平整度变坏。光致发光光谱的包络线显示蓝移的趋势，显示纳米微粒的尺寸减少，导致多孔硅沿径向方向物理微结构和光学特性的不均匀性，也导致多孔硅多层膜界面的界面性能和平整性变差。现阶段，为了制备得到多孔硅径向物理微结构均匀性的多孔硅膜，还很少有文献提及相关方法。
技术实现思路
为了克服在恒电流密度的腐蚀条件下，随着离腐蚀中心越远，SEM图像表明：多孔硅样品的物理厚度缓慢变小，径向折射率n增加，即多孔度变小的缺陷，本专利技术的目的是提供一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，其特征在于，该方法是将常规作为阴极的圆形薄铂片，以圆形薄铂片中心为圆心，沿着圆形薄铂片半径剪开，然后将圆形薄铂片卷起构成一个圆锥形的薄铂片，圆锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极。在制备多孔硅过程中，一方面，在正常的恒流腐蚀电流下，以硅片腐蚀中心为圆心，腐蚀液的反应物向外扩散呈现一定梯度，越靠近腐蚀中心反应物越多，相反，越靠近硅片腐蚀中心，氢氟酸浓度越小，造成向下腐蚀能力增强，引起以硅片腐蚀中心为圆心，离腐蚀中心越远，腐蚀深度越浅，造成多孔硅多孔度径向的不均匀性；另一方面，由于采用锥形薄铂片的内表面作为阴极，以圆锥底部面中心为圆心，沿径向方向离圆心越远，阴极铂片离硅片的实际距离越近；在恒电流密度的腐蚀条件下，导致以硅片腐蚀中心为圆心，离腐蚀中心越远，腐蚀电流面密度越大，从而引起在多孔硅膜沿径向方向上随离硅片腐蚀中心越远而腐蚀越深，在一定条件下，二者达到动态平衡，从而导致多孔硅薄膜沿径向方向其物理厚度保持一致。优选地，上述圆锥形薄铂片的制作方法是沿着常规圆形薄铂片的半径剪开一个半径长的口子，然后将圆形薄铂片卷起，构成一个圆锥形的薄铂片；在制作时，扇形重叠部分的角度为5°~120°。优选地，圆锥形铂片底部面中心（其实是一个虚拟底面）与硅片腐蚀中心之间距离是硅片的腐蚀部分直径的3~20倍。与现有技术相比，本专利技术具备的有益效果：将常规作为阴极的圆形薄铂片，以圆形铂片中心为圆心，沿着圆铂片半径剪开，铂片卷起构成一个圆锥形的薄铂片，扇形重叠部分可调，锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极。在制备多孔硅的过程中，一方面，由于采用锥形薄铂片的内表面作为阴极，以圆锥底部面中心为圆心，沿径向方向离圆心越远，阴极铂片离硅片的实际距离越近，在恒电流密度的腐蚀条件下，导致以硅片腐蚀中心为圆心，离中心越远，腐蚀电流面密度越大，从而引起在多孔硅膜沿径向方向上随离硅片腐蚀中心越远而腐蚀越深；另一方面，在正常的恒流腐蚀电流下，以硅片中心为圆心，腐蚀液的反应物向外扩散呈现一定梯度，越靠近腐蚀中心反应物越多，相反，越靠近硅片中心，氢氟酸浓度越小，造成向下腐蚀能力增强，引起以硅片腐蚀中心为圆心，离腐蚀中心越远，腐蚀深度越浅。通过调节薄铂片扇形重叠部分的角度和锥形薄铂片的内表面与硅片的距离，在一定条件下，二者达到动态平衡，从而导致多孔硅薄膜沿径向方向其物理厚度保持一致。附图说明图1为本专利技术所涉及到的电解腐蚀槽结构示意图其中，1、腐蚀槽，2、硅片，3、圆锥形薄铂片，I、圆锥形铂片底部面中心。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。以下所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术做其他形式的限制，任何本
的技术人员可能利用本专利技术公开的
技术实现思路
加以变更为同等变化的等效实施例。故凡是未脱离本专利技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以下实施例做简单修改或等同变化，均应落在本专利技术的保护范围内。实施例一本专利技术的这种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，具体包括如下步骤：1、将常规作为阴极的圆形薄铂片，以圆形薄铂片中心为圆心，沿着圆形薄铂片半径剪开，然后将圆形薄铂片卷起，从而构成一个圆锥形的薄铂片，扇形重叠部分可调，将薄铂片扇形重叠部分的夹角调至20°，圆锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极。2、如图1所示，连接好电路：即在腐蚀槽1内放有腐蚀液，在腐蚀槽1内的一端设有硅片2，在腐蚀槽1内的另一端设有圆锥形薄铂片3（厚度为500um），圆锥形薄铂片3底部面中心I与硅片2腐蚀中心之间距离（10厘米）是硅片的腐蚀部分直径的10倍，硅片和圆锥形铂片（硅片的腐蚀直径和圆锥形的薄铂片底部面直径相等，均为1厘米）浸泡在腐蚀液中，在腐蚀槽1外设有恒流源；恒流源是通过TekVisaAFG3101任意波形发生器产生的，该恒流源的正极通过导线与硅片2连接，恒流源的负极通过导线与圆锥形薄铂片3连接，工作时，恒流源的正负极通过腐蚀液形成电流回路。3、选用类型为P100、电阻率为0.01Ω.cm的硅片2作为电化学腐蚀的阳极，圆锥形薄铂片3作为电化学腐蚀的阴极；硅片2和圆锥形薄铂片3全部浸没在电解腐蚀液中进行电腐蚀，腐蚀时间为5min，电解腐蚀液是按氢氟酸：无水乙醇和去离子水以体积比为1:1:2配制的。4、为了研究问题的方便，我们选择了两组实验，其实验参数和对应的数据如下：编号腐蚀电流（mA/cm2）腐蚀时间(Min)多孔度多孔硅厚度(μm)⑴5555%~1.50⑵10557%~2.805、根据相关文献并结合上述的实验条件，得到所形成的两片多孔硅膜的多孔度分别约为55%、57%，厚度大约分别为1.50μm、2.80μm；6、制备完毕后，使用去离子水冲洗，最后在空气中干燥；7、多孔硅样品通过反射谱、光致发光谱和SEM进行分析研究；8、检验合格后即为成品。实施例二本专利技术的这种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，具体包括如下步骤：1、将常规作为阴极的圆形薄铂片，以圆形薄铂片中心为圆心，沿着圆形薄铂片半径剪开一个半径长的口子，然后将圆形薄铂片卷起构成一个圆锥形的薄铂片，扇形重叠部分可调，将薄铂片扇形重叠部分的夹角调节至30°，锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极。2、如图1所示，连接好电路：即在腐蚀槽1内放有腐蚀液，在腐蚀槽1内的一端设有硅片2，在腐蚀槽1内的另一端设有圆锥形薄铂片3（厚度为500um），圆锥形薄铂片3底部面中心I与硅片2腐蚀中心之间距离（10厘米）是硅片2的腐蚀部分直径的10倍，硅片和锥形铂片（硅片的腐蚀直径和圆锥形的薄铂片底部面直径相等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，其特征在于，将常规作为阴极的圆形薄铂片制作成一个圆锥形的薄铂片，圆锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极。

【技术特征摘要】
1.一种改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，其特征在于，将常规作为阴极的圆形薄铂片制作成一个圆锥形的薄铂片，圆锥形薄铂片的内表面面向硅片作为阴极。2.根据权利要求1所述的改善多孔硅径向物理微结构均匀性的新方法，其特征在于，圆锥形薄铂片的制作方法是沿着常规圆形铂片的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙永福，
申请(专利权)人：湖南文理学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43