本文選題：納米球光刻 + 納米多孔硅�。� 參考：《上海師范大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：納米晶體硅材料如硅納米線、硅納米錐、納米多孔硅等,相比于傳統(tǒng)的體硅材料,因其獨(dú)特的光電性質(zhì),已成為目前光電材料的研究熱點(diǎn)。本論文以二維膠體球?yàn)槟０鍖w硅硅片表面進(jìn)行圖形化,分別利用反應(yīng)離子刻蝕與金屬-輔助化學(xué)刻蝕方法,制備了納米多孔硅與硅納米線材料。系統(tǒng)地研究了影響二維聚苯乙烯膠體球(PS)自組裝的實(shí)驗(yàn)條件,并在硅片表面制備了大面積緊密排列的膠體球模板。本論文的主要工作和結(jié)果如下:(1)以乙醇為分散介質(zhì),利用溶劑蒸發(fā)法自組裝PS納米球。通過改變基片表面性質(zhì)、粒徑大小、乙醇比例等條件,得出單層膠體晶體球模板制備條件。對于濃度2.5wt%的PS水分散劑,直徑500 nm與1000 nm的PS中分散劑乙醇的最佳比例分別是50%與45%。確定RIE的最佳射頻功率是40W。(2)系統(tǒng)地研究了晶體硅與刻蝕氣體的反應(yīng)過程,發(fā)現(xiàn)SF6氣體是刻蝕硅基底的主要刻蝕劑;O_2氣體是刻蝕稀釋氣體,同時也起到了側(cè)壁保護(hù)的作用。射頻功率越大,氣體產(chǎn)生自由基的密度越大,刻蝕速率越快,但是刻蝕方向性變差。解決納米線團(tuán)簇問題的關(guān)鍵是將結(jié)構(gòu)的高寬比控制在70以下,優(yōu)化后的刻蝕速度為60 nm/s。(3)納米多孔硅的反射譜實(shí)驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬計(jì)算結(jié)果證實(shí),納米多孔硅的周期常數(shù)決定了反射譜的最小值。相比于平面硅,硅納米線與納米多孔硅均具有優(yōu)良的廣譜減反特性。兩種硅納米結(jié)構(gòu)在超過硅的光學(xué)帶隙(1.12 e V)的波段內(nèi)的反射率均低于6%。(4)在制備的周期性硅納米線表面通過包覆Ti O_2、加載納米金顆粒、沉積非晶硅等表面改性手段可以進(jìn)一步提高硅納米線的光電性能。
[Abstract]:Compared with traditional bulk silicon materials, nanocrystalline silicon materials, such as silicon nanowires, silicon nanometers and nano-porous silicon, have become the research focus of optoelectronic materials because of their unique photoelectric properties. In this paper, the surface of silicon wafer was graphically fabricated using two-dimensional colloidal spheres as template, and nanocrystalline porous silicon and silicon nanowires were prepared by reactive ion etching and metal-assisted chemical etching, respectively. The experimental conditions affecting the self-assembly of 2-D polystyrene colloidal spheres (PSs) were systematically studied, and a large area tightly arranged template of colloidal spheres was prepared on the surface of silicon wafers. The main work and results of this thesis are as follows: (1) using ethanol as dispersing medium, PS nanospheres were self-assembled by solvent evaporation. The preparation conditions of monolayer colloidal crystal sphere template were obtained by changing the substrate surface properties, particle size and ethanol ratio. For the concentration of 2.5 wt% PS aqueous dispersant, the optimum ratio of ethanol in PS with diameter of 500nm and 1000 nm is 50% and 45%, respectively. The optimum RF power of RIE is 40 W. / 2) the reaction process between crystalline silicon and etching gas is systematically studied. It is found that the gas of SF6 is the main etching agent for etching silicon substrate, and that the gas of O _ 2 is the etching dilution gas, and it also plays the role of side wall protection. The higher the RF power, the higher the density of free radical produced by the gas, the faster the etching rate, but the worse the etching direction is. The key to solve the problem of nanowire cluster is to control the aspect ratio of the structure below 70, and the optimized etching rate is 60 nm / s 路s. 3) the measured data of reflection spectrum of nano-porous silicon and the simulation results are proved. The periodic constant of nano-porous silicon determines the minimum value of reflection spectrum. Compared with planar silicon, silicon nanowires and nano-porous silicon have excellent broad-spectrum antireflection properties. The reflectivity of the two kinds of silicon nanostructures in the band beyond the optical band gap of silicon 1.12 EV) is lower than that of 60.40%) the surface of the prepared periodic silicon nanowires is coated with TIO _ 2, and the gold nanoparticles are loaded on the surface of the prepared silicon nanowires. Surface modification such as deposition of amorphous silicon can further improve the photoelectric properties of silicon nanowires.
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1

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本文編號：1858268