溶液法制备硅纳米线研究

发布时间：2017-06-06 20:04

  本文关键词：溶液法制备硅纳米线研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米科学技术诞生于20世纪80年代末,进入21世纪以来纳米科学技术正处于快速发展的阶段。纳米科学技术是指在原子和分子量级上物质的制备和研究的技术,半导体纳米科学技术是纳米科学研究中最重要和最活跃的部分。硅纳米线在两个维度方向都达到了纳米量级尺寸,称为一维半导体材料。硅纳米线的物理、化学、电学以及光学方面具有异于晶体硅的特性,硅纳米线在纳米电子器件以及纳米光电子器件等方面已经得到了大量的研究和应用。硅纳米线的制备,作为研究硅纳米线性质特性的基础,是半导体纳米材料领域研究的热点。本实验采用银辅助化学溶液刻蚀法制备硅纳米线,同时在加电的情况下研究电流对硅纳米线制备的影响,这种制备技术与其他制备技术相比拥有成本投入少、操作简单以及适宜大规模生产等诸多优势。本文采用溶液电解法制备硅纳米线,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面和切面的形貌,探究样品随刻蚀条件的变化规律。在不同温度下对样品进行腐蚀,实验结果表明腐蚀温度在50℃左右时,腐蚀后的样品继续刻蚀制备出硅纳米线。对比A、B两组实验结果,发现腐蚀过程对样品刻蚀制备硅纳米起着至关重要的作用。样品50℃腐蚀后,在2mA电流下进行第二步刻蚀;实验结果表明,随着刻蚀时间的增加,样品的刻蚀越来越深,样品在刻蚀时间为4h时制备的硅纳米线形态较佳,刻蚀时间达到6h时样品出现过刻蚀现象。同时发现第二步刻蚀时,刻蚀速率与刻蚀电流成正相关关系。在刻蚀电流为3mA刻蚀时间6h时,样品在电流作用下刻蚀硅基生成硅纳米线。样品50℃腐蚀后,在30mA、50mA电流下进行第二步刻蚀。实验结果表明,样品的刻蚀速率随刻蚀电流的增大而增加,30mA刻蚀30min的样品硅纳米线出现分层现象;50mA刻蚀时,腐蚀产生的线状结构被刻蚀,刻蚀10min后形成的硅纳米线比刻蚀30min后形成的好。在改变电流反方向刻蚀时,腐蚀产生的线状结构会被刻蚀,刻蚀电流10mA和20mA,样品生成的硅纳米线长度增加直径变细。
【关键词】：硅纳米线 银催化 扫描电子显微镜
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.12;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 纳米半导体材料及硅纳米线9-10
• 1.2 硅纳米线制备10-14
• 1.3 硅纳米线的性质及应用14-19
• 1.3.1 硅纳米线的性质14-17
• 1.3.2 硅纳米线的应用17-19
• 1.4 本文研究的内容及意义19-20
• 2 硅纳米线研究综述20-27
• 2.1 溶液电解法的研究20-22
• 2.1.1 硅片刻蚀方相的研究20
• 2.1.2 刻蚀溶液浓度的研究20-22
• 2.2 硅纳米线的最近研究进展22-25
• 2.3 硅纳米表征简介25-27
• 3 硅纳米线的制备及测试27-32
• 3.1 实验原理27-29
• 3.2 实验步骤29-31
• 3.2.1 硅片的清洗29
• 3.2.2 样品的刻蚀29-31
• 3.3 实验注意事项31
• 3.4 样品测试31-32
• 4 实验结果的分析及讨论32-43
• 4.1 制备条件对硅纳米线表面形貌的影响32-37
• 4.1.1 腐蚀后样品的特征32-33
• 4.1.2 腐蚀温度对硅纳米线制备的影响33-34
• 4.1.3 50℃腐蚀后对硅纳米线制备的影响34-36
• 4.1.4 刻蚀时间对制备硅纳米线的影响36-37
• 4.2 刻蚀电流对制备硅纳米线的影响37-43
• 4.2.1 小电流刻蚀对制备硅纳米线的影响37-39
• 4.2.2 大电流刻蚀对制备硅纳米线的影响39
• 4.2.3 改变电流方向对制备硅纳米线的影响39-43
• 5 结论43-44
• 参考文献44-47
• 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果47-48
• 致谢48

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