一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的新方法技术

本发明专利技术公开了一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的新方法。该方法是在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅薄膜浸入NaOH溶液中进行腐蚀与溶解。一方面，由于在正常的恒电流密度的腐蚀条件下，随腐蚀深度的增加，多孔硅的多孔度沿纵向方向变大或折射率变小；另一方面，在使用NaOH溶液腐蚀和溶解多孔硅的过程中，在纵向方向上，腐蚀液的反应物向外扩散呈现一定梯度，越靠近多孔硅表面，NaOH溶液浓度越高，相反，离多孔硅表面越远，NaOH溶液浓度越小（腐蚀反应物越多），导致沿纵向方向上越向下腐蚀与溶解能力越弱。在一定条件下，二者达到动态平衡，使多孔硅薄膜沿纵向方向其多孔度保持一致性，增强了多孔硅薄膜内表面的纵向物理结构的均匀性，改善了多孔硅薄膜纵向物理结构的均匀性。

A new method for improving uniformity of longitudinal physical structure of porous silicon films

The invention discloses a new method for improving the uniformity of the longitudinal physical structure of porous silicon films. After the preparation of porous silicon, the porous silicon film is immersed in NaOH solution for corrosion and dissolution. On the one hand, due to the corrosion conditions in the constant current density of the normal, with the increase of corrosion depth, the porosity of porous silicon along the longitudinal direction of larger or smaller refractive index; on the other hand, in the process of using NaOH solution corrosion and dissolution of porous silicon, in the longitudinal direction, the reaction liquid corrosion the outward diffusion has a certain gradient, the more close to the surface of porous silicon, the concentration of NaOH is higher, on the contrary, the farther from the surface of porous silicon, the smaller concentration of NaOH solution (corrosion reaction more), leading to more downward along the longitudinal direction of the corrosion and dissolution ability is weak. Under certain conditions, the two reached a dynamic equilibrium, the porous silicon film along the longitudinal direction of the multi hole degree of consistency, enhances the uniformity of longitudinal physical structure of the inner surface of the porous silicon film, improve the uniformity of the porous silicon film longitudinal physical structure.

【技术实现步骤摘要】
一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的新方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的新方法。
技术介绍
多孔硅是一种独特纳米硅原子簇骨架的“量子海绵”或“树枝”状微结构硅基材料，它具有比表面积大、生物兼容性好、室温可发光和折射率可调等特点。1956年，Uhlir对Si片在HF溶液中进行电化学抛光处理时发现了多孔硅的存在以来，尤其是在1990年L.T.Canham发现多孔硅的光致发光现象以后，这些发现为多孔硅的研究开辟了新的纪元。到目前为止，对多孔硅的理论研究主要集中在制备方法、形成机理、微观结构、发光机理和稳定化处理等方面；同时，其应用研究主要表现在传感器、光电子器件、太阳能电池、生物技术、光催化和超级电容器等领域。据有关文献报道，多孔硅材料的特性如多孔度、折射率、物理厚度、均匀性、表面和界面平整度、孔径和微结构等强烈依赖于阳极腐蚀参数，这些腐蚀参数包括腐蚀液的组成成分、腐蚀电流的密度、腐蚀时间、硅片的类型和电阻率等。从已有的文献得出如下结论：在正常的恒电流密度腐蚀条件下，随腐蚀深度的增加，多孔度变大或折射率变小，导致多孔硅沿纵向方向物理结构的不均匀性，也导致了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纵向物理结构均匀性的多孔硅膜，一般采用递减腐蚀电流密度的方法等来改善多孔硅纵向物理结构均匀性，这些方法虽然改善了多孔硅纵向物理结构均匀性，但增加了实验设备的复杂性，有待进一步改善。本专利技术直接在多孔硅制备完成后，对多孔硅薄膜使用NaOH溶液腐蚀和溶解多孔硅，得到纵向均匀性改善的多孔硅薄膜。专利
技术实现思路
为了克服目前采用递减腐蚀电流密度法等对多孔硅均匀性处理所带来的设备复杂性、纵向物理结构均匀性有待进一步改善的缺陷，本专利技术的目的是提供一种能改善多孔硅薄膜纵向物理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：一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的方法，其特征在于，该方法是在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅浸入NaOH溶液中进行腐蚀与溶解。一方面，根据有关文献报道：由于随NaOH浓度增加导致对多孔硅腐蚀与溶解速率增加，在纵向方向上，多孔硅与NaOH反应生成的反应物向外扩散呈现一定梯度，越靠近多孔硅表面，NaOH溶液浓度越高，相反，离多孔硅表面越远，NaOH溶液浓度越小（多孔硅与NaOH反应生成的反应物越多），导致沿纵向方向上越向下腐蚀与溶解能力越弱；另一方面，由于在正常的恒电流密度的腐蚀条件下，随腐蚀深度的增加，多孔硅的多孔度沿纵向方向变大或折射率变小，在一定条件下，二者达到动态平衡，从而导致多孔硅多孔度在纵向方向上保持一致。优选地，上述NaOH溶液是按NaOH：去离子水以质量比为（1-1000）:100000来配制的；并通过调节腐蚀与溶解后处理时间来控制多孔硅纵向方向的均匀性。优选地，在多孔硅制备完成后，使用NaOH溶液腐蚀与溶解前，采用去离子水冲洗多孔硅。与现有技术相比，本专利技术具备的有益效果：在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅浸入NaOH溶液中进行腐蚀与溶解。一方面，由于在正常的恒电流密度的腐蚀条件下，随腐蚀深度的增加，多孔硅的多孔度沿纵向方向变大或折射率变小；另一方面，由于随NaOH浓度增加导致对多孔硅腐蚀与溶解速率增加，在纵向方向上，多孔硅与NaOH反应生成的反应物向外扩散呈现一定梯度，越靠近多孔硅表面，NaOH溶液浓度越高，相反，离多孔硅表面越远，NaOH溶液浓度越小（腐蚀反应物越多），导致沿纵向方向上越向下腐蚀与溶解能力越弱。在一定条件下，二者达到动态平衡，从而导致多孔硅多孔度在纵向方向上保持一致。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能改善多孔硅纵向物理结构均匀性的方法，具体包括如下步骤：1、在后处理腐蚀槽内放有配制好的NaOH溶液，它是按NaOH：去离子水以质量比为1:2500来配制的，并通过调节腐蚀与溶解后处理时间来控制多孔硅纵向方向的均匀性。2、在室温条件下，在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅薄膜使用去离子水冲洗干净后再全部浸入上述NaOH溶液中进行腐蚀与溶解处理，腐蚀与溶解时间为5min。3、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：4、根据相关文献并结合上述的实验条件，两片多孔硅膜使用NaOH溶液腐蚀与溶解前的多孔度分别约为54%、56%；使用NaOH溶液腐蚀与溶解后的多孔度分别约为56%、58%，厚度大约分别为1.30μm、2.50μm；5、处理完毕后，使用去离子水冲洗，最后在空气中干燥；6、多孔硅样品通过反射谱、光致发光谱和SEM进行分析研究；7、检验合格后即为成品。实施例二本专利技术的这种能改善多孔硅纵向物理结构均匀性的方法，具体包括如下步骤：1、在后处理腐蚀槽内放有配制好的NaOH溶液，它是按NaOH：去离子水以质量比为1:4000来配制的，并通过调节腐蚀与溶解后处理时间来控制多孔硅纵向方向的均匀性。2、在室温条件下，在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅薄膜使用去离子水冲洗干净后再全部浸入上述NaOH溶液中进行腐蚀与溶解处理，腐蚀与溶解时间为8min。3、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：4、根据相关文献并结合上述的实验条件，两片多孔硅膜使用NaOH腐蚀与溶解前的多孔度分别约为60%、63%；使用NaOH溶液腐蚀与溶解后的多孔度分别约为62%、65%，厚度大约分别为2.60μm、3.10μm；5、处理完毕后，使用去离子水冲洗，最后在空气中干燥；6、多孔硅样品通过反射谱、光致发光谱和SEM进行分析研究；7、检验合格后即为成品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的新方法，其特征在于，在室温条件下，在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅浸入NaOH溶液中进行腐蚀与溶解，在多孔硅厚度为0.1‑100μm范围内，腐蚀与溶解的处理时间是0.5‑120min。

【技术特征摘要】
1.一种能改善多孔硅薄膜纵向物理结构均匀性的新方法，其特征在于，在室温条件下，在多孔硅制备完成后，立即将多孔硅浸入NaOH溶液中进行腐蚀与溶解，在多孔硅厚度为0.1-100μm范围内，腐蚀与溶解的处理时间是0.5-120min。2.根据权利要求1所述的能改善多孔硅薄膜纵向...

【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