納米結(jié)構(gòu)的研究,在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿中屬于熱門研究領(lǐng)域。硅微納米結(jié)構(gòu)在納米材料領(lǐng)域是重要學(xué)科之一。目前,硅微納米結(jié)構(gòu)具有十分重要作用,其憑借優(yōu)越的物理化學(xué)特性、光電學(xué)特性、熱穩(wěn)定性以及表面特性等引人注目�，F(xiàn)在制備硅微納米結(jié)構(gòu)的方法眾多,金屬輔助化學(xué)蝕刻法(Ma CE)因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),成為目前制備硅微納米結(jié)構(gòu)的主要方法之一。Ma CE制備硅納米結(jié)構(gòu)的過程實(shí)質(zhì)是在化學(xué)反應(yīng)體系中刻蝕單晶硅,但是化學(xué)反應(yīng)內(nèi)部變量參數(shù)(例如,貴金屬類型和形貌、刻蝕劑、Si基底的內(nèi)在特性、溫度和光照等)之間的關(guān)聯(lián)性、相互制約性難以精確把握,導(dǎo)致在制備硅納米結(jié)構(gòu)的過程中存在諸多不確定性,這也使得該工藝方法在精準(zhǔn)制備硅納米結(jié)構(gòu)方面存在重復(fù)性低下等問題。因此,原有化學(xué)腐蝕體系調(diào)控制備硅納米結(jié)構(gòu)還需進(jìn)行更加深入的研究。本文根據(jù)Ma CE電化學(xué)腐蝕制備硅納米結(jié)構(gòu)的機(jī)理,將磁場(chǎng)融入Ma CE中,在磁效應(yīng)作用下Ma CE制備硅納米結(jié)構(gòu),突破化學(xué)反應(yīng)體系的局限性,為硅納米結(jié)構(gòu)的可控性制備提供一種新方法。本文詳細(xì)討論了磁效應(yīng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度、Ag沉積時(shí)間和氧化劑濃度對(duì)硅納米結(jié)構(gòu)形貌和其表面減反性的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹了課題背景意義,總結(jié)了基于金屬輔助法制備硅納米結(jié)構(gòu)的方法以及硅納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。(2)詳細(xì)地?cái)⑹隽薓a CE蝕刻機(jī)理。根據(jù)Ma CE機(jī)理引出硅微納米結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控機(jī)理,重點(diǎn)敘述了納米線走向的調(diào)控、刻蝕速率的影響因素。根據(jù)上述機(jī)理總結(jié)了Ma CE目前技術(shù)難點(diǎn),引出磁場(chǎng)融入Ma CE的想法,重點(diǎn)分析了磁效應(yīng)下對(duì)刻蝕反應(yīng)的作用,為后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)。(3)實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)置實(shí)驗(yàn)組檢驗(yàn)磁場(chǎng)的融入對(duì)硅納米結(jié)構(gòu)形成的影響程度。利用單一變量法,設(shè)置四個(gè)不同實(shí)驗(yàn)組,分別探究四個(gè)因素對(duì)硅納米結(jié)構(gòu)的影響,為后續(xù)對(duì)四個(gè)因素的定性分析提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證支撐點(diǎn)。最后敘述了所用實(shí)驗(yàn)器械、實(shí)驗(yàn)試劑以及實(shí)驗(yàn)具體流程。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果SEM圖,詳細(xì)分析了磁效應(yīng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁效應(yīng)作用下Ag沉積時(shí)間和氧化劑濃度對(duì)硅納米結(jié)構(gòu)的形貌影響,主要評(píng)價(jià)體系是SEM圖顯示的硅納米結(jié)構(gòu)形貌和反應(yīng)的蝕刻速率。通過分析得到磁效應(yīng)作用可以促進(jìn)硅納米結(jié)構(gòu)的形成,磁場(chǎng)強(qiáng)度可以加快刻蝕速率和提高硅納米陣列的長(zhǎng)度,同時(shí)給出了磁效應(yīng)作用下Ma CE制備硅納米線的模型。在磁效應(yīng)作用下在一定范圍內(nèi)Ag沉積時(shí)間會(huì)影響硅納米線之間的間隙和間距,氧化劑濃度可以加快刻蝕速率和提高硅納米線陣列的長(zhǎng)度。通過分析可以得到最優(yōu)磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁效應(yīng)作用下Ag沉積時(shí)間和氧化劑濃度最優(yōu)值。(5)通過介紹硅納米結(jié)構(gòu)的減反射理論,分析了磁效應(yīng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁效應(yīng)作用下Ag沉積時(shí)間和氧化劑濃度對(duì)納米結(jié)構(gòu)硅基表面減反性的影響。最后通過對(duì)比分析得到反射率最低值所需條件,優(yōu)化制備工藝。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬輔助化學(xué)刻蝕制備硅微納結(jié)構(gòu)的概述
        1.2.1 簡(jiǎn)單金屬輔助刻蝕法
        1.2.2 形貌復(fù)雜的金屬催化劑輔助刻蝕法
        1.2.3 納米球模板法
        1.2.4 陽(yáng)極氧化鋁（AAO）模板法
    1.3 硅納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
        1.3.1 太陽(yáng)能電池
        1.3.2 電化學(xué)儲(chǔ)能
        1.3.3 光電探測(cè)器
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 基于MaCE調(diào)控硅納米結(jié)構(gòu)機(jī)理
    2.1 引言
    2.2 金屬輔助化學(xué)刻蝕法機(jī)理
    2.3 硅納米形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)理
        2.3.1 對(duì)硅納米結(jié)構(gòu)形貌的調(diào)控
        2.3.2 對(duì)蝕刻速率的影響
    2.4 硅納米結(jié)構(gòu)的制備工藝
        2.4.1 MaCE制備硅納米結(jié)構(gòu)的技術(shù)難點(diǎn)
        2.4.2 磁效應(yīng)對(duì)硅納米結(jié)構(gòu)制備的影響
    2.5 本章小結(jié)
第3章 實(shí)驗(yàn)方案和表征儀器
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方案
        3.2.1 磁效應(yīng)作用下Ag沉積時(shí)間對(duì)制備硅納米結(jié)構(gòu)形貌的影響
        3.2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)制備硅納米結(jié)構(gòu)形貌的影響
        3.2.3 磁效應(yīng)作用下氧化劑含量對(duì)制備硅納米結(jié)構(gòu)形貌的影響
        3.2.4 磁效應(yīng)對(duì)制備硅納米結(jié)構(gòu)形貌的影響
    3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)器械
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    3.4 實(shí)驗(yàn)流程
    3.5 本章小結(jié)
第4章 MaCE法磁效應(yīng)下硅納米結(jié)構(gòu)的形貌分析
    4.1 引言
    4.2 Ag沉積時(shí)間的影響
    4.3 磁效應(yīng)的影響
    4.4 磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響
    4.5 氧化劑的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 磁效應(yīng)作用下MaCE制備的硅納米結(jié)構(gòu)減反性研究
    5.1 引言
    5.2 硅納米結(jié)構(gòu)的減反理論
    5.3 磁效應(yīng)對(duì)MaCE制備出硅納米結(jié)構(gòu)減反性的影響
        5.3.1 磁效應(yīng)對(duì)減反性的影響
        5.3.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)減反性的影響
    5.4 Ag沉積時(shí)間對(duì)減反性的影響
    5.5 氧化劑濃度對(duì)減反性的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉莉;曹陽(yáng);賀軍輝;楊巧文;;硅納米線陣列的制備及其光電應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年Z1期

2 黃敏敏;朱興龍;;硅光電探測(cè)器的發(fā)展與應(yīng)用[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2011年06期

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2 李靜;制絨條件對(duì)硅絨面結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響[D];南京大學(xué);2013年

3 趙麗娟;硅納米線的制備及光學(xué)性能研究[D];鄭州大學(xué);2013年

4 佘星欣;硅納米線可控性生長(zhǎng)及圖形化制備[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

5 呂紅杰;單晶硅太陽(yáng)電池表面陷光微結(jié)構(gòu)的制備與性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

6 謝衛(wèi)強(qiáng);硅納米線的制備及其光學(xué)性質(zhì)的研究[D];上海交通大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2890979