一种多孔硅纳米线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔硅纳米线及其制备方法。本发明专利技术的目的在于开发一种新的多孔硅纳米线制备方法，本发明专利技术利用厘米尺寸的硅圆片，高度氧化刻蚀，制备出数千个纳米线，极大地降低材料成本；同时制备的硅纳米线表面覆盖SiO2层，具有亲水性，并且其多孔性和一维特征，有利于提高小分子代谢物与增大比表面积间相互作用，可作为一种独特的基质，用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪，高度灵敏地对血清中小分子代谢物进行定量分析和检测，实现临床上对癌症的精准诊断和分类。对癌症的精准诊断和分类。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硅纳米线及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种多孔硅纳米线及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅纳米线(silicon Nano-wire,SiNW)探测单元是目前最常用的生物芯片基本单元，被广泛应用于生物探测领域，其主要的工作原理类似于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，利用多晶硅(polysilicon)或者硅(Silicon)上的二氧化硅层作为栅氧，由于吸附在硅纳米线探测单元中的硅纳米线上的生物分子通常都带有电荷，该电荷会对硅纳米线进行类似于MOSFET的电势调节，进而影响硅纳米线的导电特性。因此，可以通过对这种导电特性的监控来识别特定的生物分子。
[0003]在硅纳米线探测单元中，源极区与漏极区之间通过硅纳米线相连，该硅纳米线的形状可以是长方体形，也可以是弯曲的管道形。当然，硅纳米线的形状可以根据实际情况设置为其他形状。在SiNW探测单元制造工艺中，由于硅纳米线是非常细的多晶硅线条，一般为几纳米到几十纳米，所以对光刻工艺的要求非常高，需要使用目前业界最好的光刻基台，这会大大增加了SiNW探测单元的制造成本。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术提供一种多孔硅纳米线及其制备方法，以解决硅纳米线制备困难的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种多孔硅纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]S1：将N型硅晶圆片放入清洗剂中浸泡1～4min，以去除表面氧化层和颗粒杂质；
[0007]S2：将经过S1处理的N型硅晶圆片转移至Ag沉积液中浸泡0.5～2min，然后捞出，用去离子水冲掉表面附着的Ag
3+
；Ag沉积液为HF和AgNO3的混合溶液，混合溶液中HF的浓度为3～5M，AgNO3的浓度为0.001～0.01M；
[0008]S3：将经过S2处理的N型硅晶圆片转移至刻蚀液中，浸泡刻蚀55～65min；刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，混合溶液中HF的浓度为4～5M，H2O2的浓度为0.5～1M；
[0009]S4：将经过S3处理后的N型硅晶圆片转移至浓硝酸中浸泡1～1.5h，即得。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0011]进一步，N型硅晶圆片的直径为2～6cm，电阻率为0.008～0.02Ω
·
cm。
[0012]进一步，清洗剂溶液的溶质包括以下质量份的组分：
[0013]表面活性剂15～25份，悬浮剂3～5份和缓冲刻蚀液1～3份；表面活性剂为十二烷基磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；悬浮剂为马来酸-丙烯酸共聚物或羧甲基纤维素钠；缓冲刻蚀液为HF和NH4F按1:5～7的体积比混合后的混合溶液。
[0014]进一步，清洗剂溶液的溶质包括以下质量份的组分：
[0015]十二烷基磺酸钠20份，马来酸-丙烯酸共聚物4份和缓冲刻蚀液2份；缓冲刻蚀液为
浓度为49％的HF溶液与浓度为40％的NH4F溶液按1:6的体积比混合后的混合溶液。
[0016]本专利技术中的清洗液包括表面活性剂、悬浮剂和缓冲刻蚀液。其中，表面活性剂可以降低硅晶圆片的表面张力，使清洗液中的有用组分能够更好的作用到硅晶圆片表面，以提升清洗效果。悬浮剂可以使清洗下来的碳化硅、硅粉等细小颗粒以及表面氧化物稳定的转服在清洗液中，避免再次吸附在硅片表面，造成二次污染。缓冲刻蚀液可以与附着于硅晶圆片表面的细小颗粒以及氧化物繁盛作用，使其脱离硅晶圆片，达到清洗的目的。本专利技术中的清洗剂三种组分相互作用，既不会对硅片表面造成严重腐蚀，又具有极佳的清洗效果，尤其对硅片上附着的氧化物及微小颗粒具有极佳的清洗效果。
[0017]进一步，S2中N型硅晶圆片在Ag沉积液中的浸泡时间为1min。
[0018]进一步，Ag沉积液中HF的浓度为4M，AgNO3的浓度为0.005M。
[0019]进一步，S3中N型硅晶圆片在刻蚀液中的浸泡时间为60min。
[0020]进一步，刻蚀液中HF的浓度为4.8M，H2O2的浓度为0.8M。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术的目的在于创新一种多孔硅纳米线(SiNWs)的制备方法，利用厘米尺寸的硅圆片，高度氧化刻蚀，制备出数千个纳米线，极大地降低材料成本；同时表面覆盖SiO2层，具有亲水性。其多孔性和一维特征，有利于提高小分子代谢物与增大比表面积间相互作用，可作为一种独特的基质，用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪，高度灵敏地对血清中小分子代谢物进行定量分析和检测，实现临床上对癌症的精准诊断和分类。
附图说明
[0022]图1为SiNWs溶液的紫外可见分光光度计扫描光谱；
[0023]图2为SiNWs的扫描电镜全貌；
[0024]图3为SiNWs在200nm的标尺下的透射电镜结果；
[0025]图4为SiNWs在10nm的标尺下的透射电镜结果。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0027]实施例1
[0028]一种多孔硅纳米线，其经过以下步骤制得：
[0029]S1：将直径为5cm、电阻率为0.01Ω
·
cm的N型硅晶圆片放入清洗剂溶液中浸泡2min，以去除表面氧化层；清洗剂溶液的溶质包括以下质量份的组分：
[0030]十二烷基磺酸钠20份，马来酸-丙烯酸共聚物4份和缓冲刻蚀液2份，缓冲刻蚀液为浓度为49％的HF溶液与浓度为40％的NH4F溶液按1:6的体积比混合后的混合溶液；配制清洗剂溶液时，将溶质与水按1:4的质量比混合，拌匀即得；
[0031]S2：将经过S1处理的N型硅晶圆片转移至Ag沉积液中浸泡1min，然后捞出，用去离子水冲掉表面附着的Ag
3+
；Ag沉积液为HF和AgNO3的混合溶液，混合溶液中HF的浓度为4M，AgNO3的浓度为0.005M；
[0032]S3：将经过S2处理的N型硅晶圆片转移至刻蚀液中，浸泡刻蚀60min；刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，混合溶液中HF的浓度为4.8M，H2O2的浓度为0.8M；
[0033]S4：将经过S3处理后的N型硅晶圆片转移至浓硝酸中浸泡1h，硝酸溶解表面覆盖的Ag颗粒；然后用去离子水清洗，彻底去除残余的Ag和HF，获得纯硅纳米线；
[0034]S5：将刻蚀后的硅圆片放入去离子水中，简单超声后可收集硅纳米线溶液(SiNWs溶液)。
[0035]实施例2
[0036]一种多孔硅纳米线，其经过以下步骤制得：
[0037]S1：将直径为5cm、电阻率为0.02Ω
·
cm的N型硅晶圆片放入清洗剂溶液中浸泡2min，以去除表面氧化层；清洗剂溶液的溶质包括以下质量份的组分：
[0038]脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15份；羧甲基纤维素钠5份和缓冲刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔硅纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将N型硅晶圆片放入清洗剂溶液中浸泡1～4min，以去除表面氧化层和颗粒杂质；S2：将经过S1处理的N型硅晶圆片转移至Ag沉积液中浸泡0.5～2min，然后捞出，用去离子水冲掉表面附着的Ag
3+
；所述Ag沉积液为HF和AgNO3的混合溶液，所述混合溶液中HF的浓度为3～5M，AgNO3的浓度为0.001～0.01M；S3：将经过S2处理的N型硅晶圆片转移至刻蚀液中，浸泡刻蚀55～65min；所述刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，所述混合溶液中HF的浓度为4～5M，H2O2的浓度为0.5～1M；S4：将经过S3处理后的N型硅晶圆片转移至浓硝酸中浸泡1～1.5h，即得。2.根据权利要求1所述的多孔硅纳米线的制备方法，其特征在于：所述N型硅晶圆片的直径为2～6cm，电阻率为0.008～0.02Ω
·
cm。3.根据权利要求1所述的多孔硅纳米线的制备方法，其特征在于：所述清洗剂溶液的溶质包括以下质量份的组分：表面活性剂15～25份，悬浮剂3～5份和缓冲刻蚀液1～3份；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云兵，张华，杨立，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：