贵金属纳米颗粒催化刻蚀硅表面微纳结构现状北大核心

简述了目前一些贵金属纳米颗粒催化刻蚀Si表面微纳结构的研究工作,并叙述了催化刻蚀反应的主要过程。在系统介绍催化刻蚀化学反应机理的基础上,对催化刻蚀的阴极、阳极反应进行了细致的探讨。根据不同的阳极和阴极反应方程式,讨论了不同的中间产物以及不同中间产物在反应中的作用机理。然后介绍了贵金属纳米颗粒的物理法和化学法两种制备方法。结合目前国内外研究进展,讨论了贵金属纳米颗粒种类、尺寸以及溶液成分比例对硅表面微纳结构的影响。最后对贵金属纳米颗粒催化刻蚀硅表面微纳陷光结构的未来前景进行了展望。     

PECVD法制备纳米硅薄膜材料

采用等离子增强化学汽相淀积（ＰＥＣＶＤ） 法制备了纳米硅薄膜材料， 研究了工艺参数， 如衬底温度、衬底直流偏压、反应气体流量比等对薄膜性能的影响。采用椭圆偏振光谱和有效介质近似法分析了薄膜结构     

铜辅助单步化学刻蚀多晶硅(英文)

介绍了一种用铜作催化剂,辅助单步湿法刻蚀多晶硅片的工艺。该方法具有成本低廉和操作简易的特点。系统研究了反应物浓度和温度对刻蚀速率以及刻蚀后硅片表面形貌的影响,并据此通过调节反应物浓度cHF∶cH2O2=6 mol/L∶2 mol/L,cCu(NO3)2=0.08 mol/L以及反应温度至60℃,得出了最佳的刻蚀参数配比。制备出的多晶硅纳米结构表面,平均反射率在宽波段内降低到5%,陷光减反作用明显。可引用空穴注入模型解释不同反应物浓度下硅片表面形貌的形成机理。通过公式拟合与实验结果的对比,提出了反应活化能以及铜与硅片的接触面积是影响刻蚀过程的内在因素。     

金属援助硅化学刻蚀法可控制备硅纳米线阵列

基于金属援助硅化学刻蚀机理,成功地发展了一种形貌可控地制备硅纳米线阵列的有效方法。在该方法中,通过银纳米颗粒催化层的微结构和硅化学刻蚀的时间来调控硅纳米线阵列的形貌。扫描电子显微镜(SEM)形貌表征的实验结果证实:硅纳米线阵列的孔隙率依赖银纳米颗粒催化层的微结构,硅纳米线阵列的高度依赖于硅的刻蚀时间。这种形貌可控地制备单晶硅纳米线阵列的方法简单、有效,可用于构筑硅纳米线光伏电池等各种硅基纳米电子器件。     

晶体硅表面纳米孔减反光结构的制备及其性能表征

利用金属辅助硅化学刻蚀法在晶体硅表面制备 了 大面积有序硅纳米结构,并基于金属辅助硅化学刻蚀的机理,实现了硅纳米结构从线阵列到 孔阵列转变。漫反射光谱的测试结果表 明,相对于平面、金字塔结构,硅纳米孔织构的晶体硅具有卓越的减反光性能,在300100nm 光谱范围内的AM1.5G太阳光子的光反射损失比低于3.6%。硅纳米孔阵列减反光性能优异, 制备方法简单、快速,且其孔壁互连,有益于晶体硅太阳电池的后续制备工艺及其表面结构 机械稳定,可作为减反光结构应用于晶体硅太阳电池。     

Pt纳米颗粒辅助化学刻蚀重掺杂p型单晶硅研究

首先在SiO2/Si衬底上磁控溅射了一层超薄Pt薄膜,并通过快速热退火形成了分离的Pt纳米颗粒阵列。接着研究了在氢氟酸和双氧水的混合溶液中Pt纳米颗粒辅助化学刻蚀重掺杂p型单晶硅片的特性。结果表明,当氢氟酸的浓度为1.06 mol/L时,样品表面分布着许多Pt岛链,在硅衬底表面没有观察到任何孔洞;当氢氟酸的浓度上升到5.3 mol/L时,样品表面起伏不平,出现许多大小不一的小丘,岛链状Pt减少;当氢氟酸的浓度增加到26.5 mol/L时,样品表面出现大量的孔洞,Pt岛链进一步减少。通过对样品的剖面结构进行观察,发现硅衬底中形成了致密的介孔,同时还观察到底部含有Pt岛状物的不规则沟槽,并且介孔的生长速率快于沟槽。最后,对上述实验现象的形成机制进行了讨论。     

RF磁控溅射技术制备纳米硅

利用硅-SiO2复合靶,RF磁控溅射技术制备了三种富硅量不同的SiO2薄膜,并在较大的温度范围内进行了退火。利用x射线光电子能谱,对刚淀积的样品进行了分析,结果表明三种样品都存在纳米硅粒子。使用高分辨率透射电子显微镜和电子衍射技术研究了退火后样品中纳米硅粒子析出和结晶情况,富硅量较大的两种SiO2薄膜都观测到纳米硅晶粒。统计结果表明:复合靶中硅组分从20%增加到30%,纳米硅晶粒的平均尺寸增加了15%、密度增加了2.5倍,而且随着退火温度从900℃增加到1100℃,纳米硅晶粒的平均尺寸和密度都明显增加。     

铜辅助化学腐蚀条件对多孔硅的影响

以铜(Cu)作为催化剂,采用两步化学腐蚀法成功制 备了微纳米多孔硅(PS)。本文方法成本低廉、操 作简易。系统研究了腐蚀液中H₂O₂浓度、Si衬底掺杂浓度、腐蚀液温度和腐 蚀时间对PS表 面形貌和腐蚀深度的影响,并得到最佳制备参数。高、低掺Si衬底所采用的最佳配比腐蚀液 中的H₂O₂浓度分 别达到0.70mol/L和0.24mol/L。在 25℃腐蚀液中,腐蚀2h得到约200nm深的纳米级孔洞 ,其表面反射率在 宽波段内降低到5%以下;而在50℃腐蚀液中,经过2～ 4h的腐蚀,可得到14～41μm深的结构稳定的微纳 米级孔洞。文中还对Cu辅助腐蚀与其他金属辅助腐蚀(MACE)作了对比,分析了Cu辅助腐蚀获 得锥状孔洞的原因和机理。     

ZnO nanorod arrays as an antireflective coating for Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells

A ZnO nanorod antireflective coating has been prepared on Cu(In,Ga)Se₂ thin film solar cells. This coating leads to a decrease of the weighted global reflectance of the solar cells from 8.6 to 3.5%. It boosts the solar cells short‐circuit current up to 5.7% without significant effect on their open‐circuit voltage and fill factor (FF), which is comparable to a conventional optimized single layer MgF₂ antireflective coating. The ZnO nanorod antireflective coating was electrochemically prepared from an aqueous solution at 80°C. The antireflective capability of ZnO nanorod arrays (ZNAs) may be further improved by optimization of growth conditions and their geometry. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Si衬底表面圆柱形抗反射周期微结构的设计及制作

应用严格耦合波分析方法(RCWA),在本征硅片衬底表面设计并制作了一种圆柱形抗反射微结构元件。通过MATLAB软件模拟仿真确定其最优参数组合,使反射率设计值为3%。应用二元曝光技术和反应离子刻蚀技术制作了单面和双面的圆柱形微结构,根据结果得到射频功率、气体流量及工作气压对微结构侧壁陡直度及形貌具有很大影响。还分析比较了形状(t为实际柱顶面直径与底面直径之比)与反射率的关系。采用热场发射扫描电子显微镜对该结构进行形貌表征,综合显微成像红外光谱仪对反射率进行测量。实验结果:制作了单面、双面微结构与无结构本征硅片反射率做比较双面圆柱形微结构的抗反射效果最好,反射率达8%左右,基本达到抗反射设计要求。     

热壁化学汽相沉积Si基GaN奇异面

利用热壁化学汽相沉积在Si基上生长GaN薄膜。用扫描电镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外透射谱(FTIR)和荧光光谱(PL)对样品进行形貌、结构、组分和发光特性的分析。SEM显示在平滑的表面上出现了由绳状、树根状、项链状晶体组成的奇异面。FTIR、XRD和SAED显示生成的GaN奇异面呈六方纤锌矿多晶结构同时含有少量的碳污染。PL谱显示了不同于一般GaN发光谱的发光峰。     

Use of tin oxide as an inexpensive antireflection coating for p on n polycrystalline silicon solar cells

The potential of tin oxide as an inexpensive antireflection (AR) coating for polycrystalline silicon solar cells has been investigated. Undoped tin oxide films of a desired thickness were deposited over p on n polycrystalline silicon solar cells by spray pyrolysis of an alcoholic solution of hydrated stannic chloride at 500°C. Evaluation of cell performance before and after this AR coating showed that the AR coating is highly compatible with the polycrystalline silicon solar cells. About 40-50 percent improvement in the short-circuit current of p on n polycrystalline cells has been measured. The coating may be highly suited to large-scale production of low-cost polycrystalline silicon solar cells for terrestrial application.     

基于AFM微加工的单晶硅表层性质的研究

在纳米级材料去除率和极小载荷下 ,利用原子力显微镜 (AFM )对单晶硅进行基于金刚石针尖的微加工 ,并且应用扫描电子显微镜 (SEM )对微加工区域及切屑的元素特征进行分析 ,同时应用能谱仪 (EDS)和X射线光电子能谱仪 (XPS)对加工区域及非加工区域的化学成分组成进行对比分析。通过SEM观察发现无论在微加工区域内部还是在其边缘都不产生微裂纹及断裂破坏。元素分析表明微加工后去除的切屑因为松散且具有很大的自由表面面积所以容易被氧化 ,而加工区域内部的XPS分析结果显示出加工表层有非晶态二氧化硅的产生 ,深度值随加工时垂直载荷的不同在 0 .3～ 0 .4nm之间变化     

Effect of a fullerene coating on the photoluminescence of porous silicon

The interaction of a matrix of silicon nanocrystallites (porous silicon layer) with embedded fullerene molecules C₆₀ was studied. The degradation of fullerene-containing layers as a result of irradiation with a strongly absorbed laser light was explored. It is shown that the layers with highest stability are obtained after high-temperature annealing in hydrogen. In this case, the photoluminescence spectra remain virtually unchanged when the layers are kept in air and irradiated with a high-intensity laser irradiation. Possible mechanisms of the phenomena studied are discussed.     

Experimental investigation on mechanisms of silicon chemical mechanical polishing

In this research, we conducted a series of experiments to investigate the mechanisms of chemical mechanical polishing (CMP) of silicon. Experimental approaches include tribological tests of frictional and lubricating behavior, chemical analysis, and surface characterization. Specifically, the effects of pH in slurry, surface roughness of wafers, and nano-particle size on removal rate were studied. A transmission electron microscope (TEM), a scanning electron microscope (SEM), and x-ray characterization tools were used to study the change of surface structure and chemistry. Experimental results indicate that the removal rate and planarization are dominated by the surface chemistry.     

微加工硅表面基于AFM的纳米压痕测量与分析

原子力显微镜(AFM)在完成对单晶硅的微加工后，其金刚石针尖被用做一个纳米压痕头以实现微加工区域内外机械性质的测量与分析。结果表明，以安装有金刚石针尖的AFM在经过化学机械抛光的硅基片上所进行的微加工，即使使用极小的切削力也会在加工表面形成变质层，但是其厚度值要小于化学机械抛光的硅表面变质层。由AFM测量的纳米级硬度值要大于由传统的Vickers和Hysitron硬度测试仪所测量的值。另外，随着AFM压入载荷的减小，纳米级硬度值呈现出增加的趋势，这是由于在很小的压入载荷下所呈现出的压痕尺寸效应所导致。     

微加工硅表面基于AFM的纳米压痕测量与分析

原子力显微镜 (AFM )在完成对单晶硅的微加工后 ,其金刚石针尖被用做一个纳米压痕头以实现微加工区域内外机械性质的测量与分析。结果表明 ,以安装有金刚石针尖的AFM在经过化学机械抛光的硅基片上所进行的微加工 ,即使使用极小的切削力也会在加工表面形成变质层 ,但是其厚度值要小于化学机械抛光的硅表面变质层。由AFM测量的纳米级硬度值要大于由传统的Vickers和Hysitron硬度测试仪所测量的值。另外 ,随着AFM压入载荷的减小 ,纳米级硬度值呈现出增加的趋势 ,这是由于在很小的压入载荷下所呈现出的压痕尺寸效应所导致     

高耐化学性覆盖膜的制备与应用研究

制备一种环氧涂层并在PI表面涂布,固化后得到涂层PI膜.在涂层PI膜的另一面涂布一层改性环氧胶粘剂,并与离型纸覆合,即得到耐化性涂层覆盖膜.对比测试耐化性涂层覆盖膜和普通覆盖膜的耐碱性、耐除胶渣性能及其他各项基本性能.结果显示,涂层可有效保护PI膜不被碱液及除胶渣药水咬噬;涂层覆盖膜与普通覆盖膜在柔软性、耐热老化性能、...