本文關(guān)鍵詞：外電場(chǎng)下金屬輔助制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：單晶硅納米結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的納米尺寸效應(yīng),呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能,在半導(dǎo)體工業(yè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法很多,其中金屬輔助化學(xué)腐蝕(MaCE)法憑借其簡(jiǎn)單低功耗、不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備,制備精度高以及可制備范圍廣等優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。在MaCE法中,貴金屬催化劑顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是制備硅納米結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,但是容易受貴金屬形態(tài)、類(lèi)型、溶液中氧化劑的含量、硅材料參雜程度以及硅晶向結(jié)構(gòu)等諸多因素影響,其運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性和不確定性仍無(wú)法有效的突破。本文從電化學(xué)腐蝕法的機(jī)理中,在MaCE法中引入了外電場(chǎng)概念,使用外電場(chǎng)直接控制貴金屬顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并提出了外電場(chǎng)控制模型,詳細(xì)分析了外電場(chǎng)對(duì)腐蝕速度和腐蝕方向的控制作用,構(gòu)建了外電場(chǎng)下MaCE法制備三維硅納米結(jié)構(gòu)的方法,并取得了一定的成果。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)首先本文闡述了課題研究的背景意義,簡(jiǎn)單介紹了單晶硅納米結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)應(yīng)用和常用的制備方法。總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)該方法的研究現(xiàn)狀,并且引出本文的主要研究?jī)?nèi)容。(2)詳細(xì)分析了MaCE法和電化學(xué)腐蝕法的機(jī)理,總結(jié)了單晶硅納米結(jié)構(gòu)制備過(guò)程中需要調(diào)控的參數(shù)。從這兩個(gè)方法的機(jī)理出發(fā),引出了外電場(chǎng)概念,提出了外電場(chǎng)下金屬輔助化學(xué)腐蝕制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法。(3)開(kāi)展了電場(chǎng)調(diào)控MaCE法的實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)比有無(wú)電場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明了電場(chǎng)對(duì)MaCE法具有調(diào)控能力。通過(guò)六組不同電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn),研究了電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)MaCE法的調(diào)控能力,得出了不同電場(chǎng)強(qiáng)度下對(duì)腐蝕速度和腐蝕方向的影響關(guān)系。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,得出了電流密度和腐蝕速度的關(guān)系圖、電場(chǎng)有效作用區(qū)間和最優(yōu)電流密度。(4)詳細(xì)分析了外電場(chǎng)下MaCE法的制備機(jī)理,提出了外電場(chǎng)控制MaCE制備硅納米結(jié)構(gòu)的模型。通過(guò)正交電場(chǎng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了外電場(chǎng)模型控制腐蝕方向的能力。通過(guò)晶向和氧化劑濃度的實(shí)驗(yàn),研究了晶向和氧化劑濃度與外電場(chǎng)控制模型的關(guān)系,得出了氧化劑濃度對(duì)外電場(chǎng)模型影響最大,而晶向不會(huì)產(chǎn)生影響。(5)研究了外電場(chǎng)模型的應(yīng)用,開(kāi)展了電場(chǎng)下MaCE法制備3D硅納米結(jié)構(gòu)的可行性研究。搭建平臺(tái),通過(guò)合適的控制算法,在單晶硅中形成圓形電場(chǎng),從單晶硅SEM微結(jié)構(gòu)中可以看到,圓形電場(chǎng)使MaCE法在單晶硅中制備出一個(gè)圓弧結(jié)構(gòu)。證明了外電場(chǎng)模型具有制備3D硅納米結(jié)構(gòu)的能力,為制備復(fù)雜3D硅納米結(jié)構(gòu)提供了一種新的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng) 單晶硅 MaCE 腐蝕速度方向 電場(chǎng)控制模型 3D硅納米結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TN304.12
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景和意義10-16
• 1.1.1 單晶硅納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用10-13
• 1.1.2 制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法13-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 金屬輔助化學(xué)腐蝕法（MaCE）的機(jī)理19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 金屬輔助化學(xué)腐蝕法的機(jī)理19-22
• 2.3 單晶硅納米結(jié)構(gòu)制備調(diào)控參數(shù)22-26
• 2.4 外電場(chǎng)對(duì)金屬輔助化學(xué)腐蝕法的影響26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 外電場(chǎng)下MaCE法制備硅納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 外電場(chǎng)下金屬輔助化學(xué)腐蝕法30
• 3.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備30-32
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器30-31
• 3.3.2 單晶硅硅片預(yù)處理31-32
• 3.4 外電場(chǎng)對(duì)MaCE法制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的影響實(shí)驗(yàn)32-35
• 3.5 電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)納米結(jié)構(gòu)形貌特征和腐蝕速度的影響實(shí)驗(yàn)35-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 外電場(chǎng)下MaCE法的工藝研究42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 外電場(chǎng)控制模型42-44
• 4.3 晶向和氧化劑濃度對(duì)外電場(chǎng)控制模型制備過(guò)程的影響44-46
• 4.3.1 晶向?qū)ν怆妶?chǎng)控制模型的影響44-45
• 4.3.2 氧化劑濃度對(duì)外電場(chǎng)控制模型的影響45-46
• 4.4 外電場(chǎng)控制模型的應(yīng)用和意義46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 本文的主要結(jié)論50-51
• 5.2 未來(lái)研究建議51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 附錄59

【相似文獻(xiàn)】

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