银辅助化学刻蚀半导体材料

微电子器件的发展趋势是小型化和多功能化,这就对半导体材料的加工技术提出了更高的要求。与传统的加工技术相比,近年发展起来的贵金属粒子辅助化学刻蚀半导体材料制备微结构技术因操作简单、不需要精密设备、反应迅速和可批量生产等优点引起了国内外学者的广泛关注。本文以Si为主,详细介绍了Ag辅助化学刻蚀半导体材料的机理、反应现象及影响因素,总结了各种微结构的制备技术及其应用。此外,对Ge,Si1-xGex和GaAs等其他半导体材料的贵金属粒子辅助化学刻蚀技术也进行了综述。同时分析了贵金属粒子辅助化学刻蚀半导体目前存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

金属的电化学微区刻蚀方法

本文概述了现行的金属微区刻蚀方法并详细地介绍几种电化学刻蚀方法 ,比较了掩膜法、扫描电化学显微镜法、约束刻蚀剂层法、电化学扫描隧道显微镜法和超短电位脉冲法各自的特点 .从加工精度 (能否进行微米和纳米级加工 )、加工效率 (工序复杂程度 ,能否批量制造或复制 )、可用范围 (主要是能否加工复杂三维立体结构 )等各项因素进行了综合分析 ,结果表明 ,各种加工方法各有其优缺点 ,从总的效果来看 ,约束刻蚀剂层技术在微加工方面具有较大优势     

碱性水溶液中甲醛在硅电极表面的电化学行为及其对硅化学刻蚀的影响

研究了KOH水溶液中氧化剂甲醛在p-Si和n-Si(100)单晶半导体电极表面的电化学行为及其对硅化学刻蚀表面形貌的影响．实验结果表明,甲醛不仅影响p-和n-型半导体电极在碱性溶液中的阳极氧化峰电流,而且在负电位区能在Si(100)电极上发生还原．在光照条件下,p-Si(100)电极上也观测到了HCHO的电化学还原及光电流倍增效应．甲醛在硅电极表面的电化学还原反应分两步进行,反应终产物为甲醇．此外,HCHO能有效抑制碱性溶液中Si表面“金字塔”型表面粗糙颗粒的形成。     

电化学“沾笔”纳米刻蚀及其他

本文提出了一种基于“沾笔”纳米刻蚀和电化学还原技术在表面上制备金属及半导体纳米结构的普适性方法。用这种方法可以在硅表面直接书写线宽度低于50纳米的多种金属和半导体组成的纳米结构。这种简单而有效的方法在精确控制位置和结构的功能化纳米器件制备中具有重要的潜在应用前景。     

电化学"沾笔"纳米刻蚀及其他（英文）

本文提出了一种基于"沾笔"纳米刻蚀和电化学还原技术在表面上制备金属及半导体纳米结构的普适性方法.用这种方法可以在硅表面直接书写线宽度低于50纳米的多种金属和半导体组成的纳米结构.这种简单而有效的方法在精确控制位置和结构的功能化纳米器件制备中具有重要的潜在应用前景.     

电化学“沾笔”纳米刻蚀及其他(英文)

本文提出了一种基于“沾笔”纳米刻蚀和电化学还原技术在表面上制备金属及半导体纳米结构的普适性方法。用这种方法可以在硅表面直接书写线宽度低于50纳米的多种金属和半导体组成的纳米结构。这种简单而有效的方法在精确控制位置和结构的功能化纳米器件制备中具有重要的潜在应用前景。     

金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线及应用

金属辅助化学刻蚀是近些年发展起来的一种各向异性湿法刻蚀,利用该方法可以制备出高长径比的半导体一维纳米结构。 本文综述了金属辅助化学刻蚀法可控制备硅纳米线的最新进展,简要概述了刻蚀的基本过程与机制,重点阐述了基于不同模板的金属辅助化学刻蚀可控制备高度有序、高长径比的硅纳米线阵列的具体流程与工艺,并介绍了其在锂离子电池、太阳能电池、气体传感检测和仿生超疏水等方面的潜在应用,探讨了目前存在的问题及其今后的研究发展方向。     

利用约束刻蚀剂层技术提高硅的刻蚀分辨率

高分辨率刻蚀技术对于微机械及微电子器件的加工具有十分重要的意义，而硅是其中极为重要并占统制地位的材料，近年来，扫描电化学显微镜用于表面加工的研究颇受注目，然而，ＳＥＣＭ刻蚀分辨率往往因为刻蚀剂的横向扩散而受到限制。最后，田昭武等提出一种可进行高分辨率微加工的新方法－－约束刻蚀剂层技术，可使刻蚀反应具有高度的距离敏感性，刻蚀分辨率得到极大改善。我们利用ＣＥＬＴ技术刻蚀硅表面，以６０μｍ及１００μｍ直     

砷捕捉刻蚀剂反应速率常数研究

采用约束刻蚀剂层技术（ＣＥＬＴ）有可能实现纳米级的超微加工目的￣［１，２］。约束刻蚀层形成的方法之一是：通过电化学反应在模板表面上产生刻蚀剂，其在向外扩散过程中即与其它未有刻蚀作用的溶液组分发生快速均相化学反应，从而使刻蚀剂失去活性，刻蚀剂的扩散层厚度可约束在紧靠模板的范围内。而ＣＥＬＴ技术则取决于产生能对特定材料具有高度腐蚀性的腐蚀剂和具有合理的清除反应体系；象强氧化剂溴，邻菲绕啉铁（Ⅲ）和过氧化氢等均可作为刻蚀剂，Ｂａｒｄｅｔａｌ￣［３］等研究者借助扫描电化学显微镜（ＳＥＣＭ）通过电化学产生的溴和邻菲绕啉铁（Ⅲ）直接来刻蚀进行微加工，但未采用约束刻蚀层技术，所刻的线条较宽。本文研究溴和邻菲绕啉铁（Ⅲ）的均相捕捉反应速率常数，为利用约束刻蚀层技术进行微加工打下必要的基础。     

含氟水溶液中电化学刻蚀氟化WO3薄膜电极增强可见光光电化学性能

报道了在含氟的酸性水溶液中, 对电沉积制备的WO3薄膜电极进行电化学刻蚀, 并采用光电化学、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱、光致发光(PL)等方法对电极进行了表征. 结果表明, 刻蚀使电极比表面积增大, 质量减少, 重要的是可使电极表面状态发生变化. 在相同催化剂质量和比表面积的条件下, 这种变化显著提高了WO3薄膜电极在可见光和紫外-可见光照下的光电转换性能. 机理研究表明, 电极光电化学性能提高可归因于刻蚀使电极表面发生氟化, 光生载流子表面复合中心数目减少, 平带电位负移. 刻蚀对电极的吸光性质和晶体结构等未检测出明显变化. 氟化电极在酸性中具有良好的光电化学稳定性.     

不同类型GaAs上应用约束刻蚀剂层技术进行电化学微加工

应用约束刻蚀剂层技术(CELT)对GaAs进行电化学微加工. 研究了刻蚀溶液体系中各组成的浓度比例、GaAs类型、掺杂以及阳极腐蚀过程对GaAs刻蚀加工过程的影响. 循环伏安实验表明, Br-可以通过电化学反应生成Br2作为刻蚀剂, L-胱氨酸可作为有效的捕捉剂. CELT中刻蚀剂层被紧紧束缚于模板表面, 模板和工件之间的距离小于刻蚀剂层的厚度时, 刻蚀剂可以对GaAs进行加工. 利用表面具有微凸半球阵列的导电模板, 可以在不同类型GaAs上加工得到微孔阵列. 实验结果表明: 在相同刻蚀条件下, GaAs的加工分辨率与刻蚀体系中各组分的浓度比例有关, 刻蚀结构的尺寸随着刻蚀剂与捕捉剂浓度比的增加而增大; 在加工过程中, p-GaAs相对于n-GaAs和无掺杂GaAs受到阳极氧化过程的影响较为显著, p-GaAs表面易生成氧化物层, 影响电化学微加工过程. X射线光电子能谱(XPS)和极化曲线实验也证明了这一点.     

铝合金表面用化学刻蚀和阳极氧化法制备的超疏水膜层的耐蚀性能

通过化学刻蚀和阳极氧化在AA2024铝合金表面制备超疏水表面。当化学刻蚀时间超过3 min时,表面在很宽pH值范围内显示出水静态接触角大于150°。SEM和AFM照片表明化学刻蚀时间决定了试样表面形貌和粗糙度。FTIR用来研究氟硅烷(G502)与AA2024表面的结合。结果说明FAS(氟硅烷)分子与铝合金表面的三氧化二铝发生反应,并在阳极氧化膜层表面展示出优异的结合性能。超疏水表面的耐腐蚀性能通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行动电位极化和交流阻抗(EIS)测试。电化学测试结果和等效电路模型显示出超疏水表面显著改善抗腐蚀性能。     

锑化镓的光助微刻蚀及其表面氧化物的研究

用电化学和光电化学方法研究锑化镓表面的腐蚀以及锑化镓表面氧化膜的生成和溶解，锑化镓电极在一定电势下生成的氧化膜，用俄歇能谱证明，其主要成分为难溶的氧化锑，此氧化膜的存在抑制了锑化镓的进一步腐蚀，同时亦使锑化镓的半导体光电化学性能大为减弱，通过激光微刻蚀及电子显微镜的观察，在刻蚀剂中添加酒石酸，柠檬酸和氢氟酸等试剂，可使刻蚀形得改善，实验研究了锑化镓的平带电势的测定。     

MXenes的制备、结构调控及电化学储能应用

MXenes因其独特的二维层状结构、较高的比表面积、优异的导电性、良好的表面亲水性和化学稳定性,受到国内外研究者的广泛关注。近年来,研究者普遍采用含氟刻蚀剂(HF与LiF-HCl等)选择性刻蚀MAX相中的A位元素,制备带有丰富表面基团的多层MXenes材料。由于含氟刻蚀剂的污染问题,当前采用更为绿色环保的无氟刻蚀剂(NaOH与ZnCl₂等)刻蚀MAX相的研究报道越来越多。MXenes的性能与其结构密切相关,不同制备方法对MXenes的层间距和表面基团的影响很大,进而也影响其性能。基于此,本文总结对比了文献中MXenes的制备方法,概述了MXenes层间距和表面基团的调控方法,同时介绍了MXenes在电化学储能方面的应用,最后对今后MXenes研究所面临的挑战和发展方向进行了展望。     

n型砷化镓微区光电化学腐蚀过程

在n-GaAs电解液界面,用聚焦He-Ne激光照射, 使n-GaAs表面发生微区光电化学腐蚀, 用计算机控制步进马达, 使试样在X-Y二维方向扫描移动, 能在晶片上得到刻蚀点直径2 μm的刻蚀图案. 研究了激光相对光强, KOH、H_2SO_4、KCl等刻蚀剡的浓度, 光腐蚀的时间, 电极电位等因素对腐蚀点的直径和深度的影响, 通过实验数据找出腐蚀过程的规律, 并用光电化学原理进行解释.     

软刻蚀及其应用

软刻蚀是一类基于自组装和复制模塑等原理的非光刻微米和纳米加工方法。它为形成和制作微米、纳米图案提供了简便、有效、价廉的途径。在软刻蚀中，用一个表面带图案的弹性模板来实现图案的转移，其加工的分辨率可达30nm－100μm。软刻蚀是微接触印刷、复制模塑、转移微模塑、毛细微模塑、溶剂辅助微模塑等的总称。本文将简介软刻蚀的原理、方法以及它们在微米和纳米加工、微电子学、材料科学、光学、微电子机械系统、表面化学等方面的应用。     

基于聚丙烯酰胺凝胶软印章的电化学纳米加工(英文)

电化学刻蚀使用腐蚀性小的电解质溶液,且溶液可使用周期长,是一种环境友好的加工工艺.本文采用聚丙烯酰胺水凝胶(PAG)作为软印章,辅以优化工艺,将电化学湿印章技术(E-WETS)的加工精度从几十微米提高到了200纳米.将新配制的聚丙烯酰胺水凝胶浇注在具有纳米结构的软模板表面,固化后脱模并保存于0.2mol·L-1KCl溶液中,在合适电位和压力下,对硅片表面金膜进行电化学湿法刻蚀,分别研究了聚丙烯酰胺水凝胶的聚合条件、电化学加工电位以及水凝胶表面压力对加工结果的影响.实验表明,在最优条件下可加工出直径为200纳米的特征点阵结构,且该方法具有较好的可靠性和稳定性。     

湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析

为了探究不同方法条件下制备的硅纳米线阵列电极产氢性能异同,文中分别采用了两步金属辅助催化无电刻蚀法、一步金属辅助催化无电刻蚀法以及阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光电分解水电池光阴极材料.通过FESEM、XRD和UV-Vis-IRDRS等手段对实验样品的形貌、晶型、减反性表征,发现相比于其他2种方法所得硅纳米线样品,两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线结构晶型保持更好,表面缺陷更少.光电化学测试表明两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线光电化学性能表现最优,其光电流密度值是一步法的4倍,阳极氧化法的40倍;转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线阵列阻值的1/3,阳极氧化法制备的1/1000.     

半导体光电化学及其应用

一、引言半导体光电化学涉及电化学和半导体物理二个不同领域。它是利用半导体的光效应,研究半导体电极(SC)/溶液(EL)界面的光电化学行为及其应用的科学。近年来,由于半导体化学和物理的发展以及人们对能源探索的要求,半导体光电化学已有很大发展,但总结较少。本文试图叙述近几年内这方面的进展。     

用于气体传感器的多孔硅的制备方法研究

分别采用化学刻蚀法、电化学腐蚀法和铂助腐蚀法在室温下制备了应用于气体传感器的纳米级多孔硅,并且对其表面形貌及厚度进行了表征。结果表明,3种方法制备的多孔硅孔径从5～100nm不等,并且3种制备方法各具优缺点,可根据实际需要来选择合适的制备方法。