本文關(guān)鍵詞：外電場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)具有獨特的納米尺寸效應(yīng),呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能和化學性能,在半導體工業(yè)中具有重要的應(yīng)用價值。制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法很多,其中金屬輔助化學腐蝕(MaCE)法憑借其簡單低功耗、不需要復雜昂貴的設(shè)備,制備精度高以及可制備范圍廣等優(yōu)點受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。在MaCE法中,貴金屬催化劑顆粒的運動狀態(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,其運動的隨機性和不確定性仍無法有效的突破。本文從電化學腐蝕法的機理中,在MaCE法中引入了外電場概念,使用外電場直接控制貴金屬顆粒的運動狀態(tài),并提出了外電場控制模型,詳細分析了外電場對腐蝕速度和腐蝕方向的控制作用,構(gòu)建了外電場下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。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)首先本文闡述了課題研究的背景意義,簡單介紹了單晶硅納米結(jié)構(gòu)的常見應(yīng)用和常用的制備方法�？偨Y(jié)了國內(nèi)外對該方法的研究現(xiàn)狀,并且引出本文的主要研究內(nèi)容。(2)詳細分析了MaCE法和電化學腐蝕法的機理,總結(jié)了單晶硅納米結(jié)構(gòu)制備過程中需要調(diào)控的參數(shù)。從這兩個方法的機理出發(fā),引出了外電場概念,提出了外電場下金屬輔助化學腐蝕制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的方法。(3)開展了電場調(diào)控MaCE法的實驗研究,對比有無電場的實驗結(jié)果,證明了電場對MaCE法具有調(diào)控能力。通過六組不同電場強度的實驗,研究了電場強度對MaCE法的調(diào)控能力,得出了不同電場強度下對腐蝕速度和腐蝕方向的影響關(guān)系。對實驗結(jié)果的分析,得出了電流密度和腐蝕速度的關(guān)系圖、電場有效作用區(qū)間和最優(yōu)電流密度。(4)詳細分析了外電場下MaCE法的制備機理,提出了外電場控制MaCE制備硅納米結(jié)構(gòu)的模型。通過正交電場實驗,驗證了外電場模型控制腐蝕方向的能力。通過晶向和氧化劑濃度的實驗,研究了晶向和氧化劑濃度與外電場控制模型的關(guān)系,得出了氧化劑濃度對外電場模型影響最大,而晶向不會產(chǎn)生影響。(5)研究了外電場模型的應(yīng)用,開展了電場下MaCE法制備3D硅納米結(jié)構(gòu)的可行性研究。搭建平臺,通過合適的控制算法,在單晶硅中形成圓形電場,從單晶硅SEM微結(jié)構(gòu)中可以看到,圓形電場使MaCE法在單晶硅中制備出一個圓弧結(jié)構(gòu)。證明了外電場模型具有制備3D硅納米結(jié)構(gòu)的能力,為制備復雜3D硅納米結(jié)構(gòu)提供了一種新的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：外電場驅(qū)動 單晶硅 MaCE 腐蝕速度方向 電場控制模型 3D硅納米結(jié)構(gòu)
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 金屬輔助化學腐蝕法（MaCE）的機理19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 金屬輔助化學腐蝕法的機理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 外電場對金屬輔助化學腐蝕法的影響26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 外電場下MaCE法制備硅納米結(jié)構(gòu)實驗30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 外電場下金屬輔助化學腐蝕法30
• 3.3 實驗準備30-32
• 3.3.1 實驗儀器30-31
• 3.3.2 單晶硅硅片預處理31-32
• 3.4 外電場對MaCE法制備單晶硅納米結(jié)構(gòu)的影響實驗32-35
• 3.5 電場強度對納米結(jié)構(gòu)形貌特征和腐蝕速度的影響實驗35-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第4章 外電場下MaCE法的工藝研究42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 外電場控制模型42-44
• 4.3 晶向和氧化劑濃度對外電場控制模型制備過程的影響44-46
• 4.3.1 晶向?qū)ν怆妶隹刂颇Ｐ偷挠绊?/span>44-45
• 4.3.2 氧化劑濃度對外電場控制模型的影響45-46
• 4.4 外電場控制模型的應(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 未來研究建議51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-59
• 附錄59

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