本文關(guān)鍵詞：基于KOH腐蝕的單晶硅表面非周期性微納米結(jié)構(gòu)的制備

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【摘要】：硅基半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)由于其獨特性能在能源、傳感器等領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。本文利用水熱法,通過堿溶液對單晶硅的各向異性腐蝕性,在單晶硅表面制備適用于各種領(lǐng)域的微結(jié)構(gòu)。太陽能電池是硅微結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)應(yīng)用,此微結(jié)構(gòu)的特點是利用光在金字塔表面來回反射從而降低表面反射率。目前的研究進展是將單晶硅表面正、倒金字塔非周期性微結(jié)構(gòu)應(yīng)用到表面增強拉曼基底方向。本文采用最常見的KOH/IPA體系,通過對溶液濃度、IPA體積分?jǐn)?shù)、反應(yīng)溫度和時間等因素的調(diào)控,得到尺寸接近納米級別、均勻性良好的微結(jié)構(gòu)。首先采用大跨度的KOH濃度實驗,通過觀察不同濃度下SEM圖和反射率加權(quán)平均值,發(fā)現(xiàn)處于不同生長階段的金字塔尺寸隨KOH濃度增大而增大。通過計算KOH濃度為5%和25%在400nm-800nm的平均反射率,得到反射率分別為12.30%和13.66%,且金字塔處于最佳階段。然后,分別在KOH濃度為20%和25%時改變其溫度,發(fā)現(xiàn)濃度為20%,溫度70℃,反應(yīng)5min條件下得到平均尺寸為1.72um,分布均勻,覆蓋率高的非周期性微結(jié)構(gòu)。通過進一步改變時間,發(fā)現(xiàn)在時間為15min金字塔的尺寸減小為1.24um。論文還對KOH濃度低于5%的條件下進行實驗,采用控制變量法,通過改變KOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、IPA體積分?jǐn)?shù)、溫度和時間因素,分別探究這四種因素對單晶硅微結(jié)構(gòu)尺寸和均勻性的影響。本文采用掃描電鏡和紫外可見分光光度計,分析上述兩類實驗所得的微結(jié)構(gòu)形貌和反射率,并使用Nano Measure,Smile View等軟件計算和統(tǒng)計微結(jié)構(gòu)尺寸及分布。通過以上對比試驗,得到以下結(jié)果:(1)在溶液濃度為3%KOH和2vol%IPA,溫度80℃,反應(yīng)時間為30min,獲得平均尺寸為1.37um、反射率為11.41%的單晶硅微結(jié)構(gòu)。(2)通過改變(1)中的反應(yīng)溫度,發(fā)現(xiàn)在溫度為70℃獲得分布均勻,平均尺寸為0.93um,反射率為22.37%的單晶硅微結(jié)構(gòu)。(3)反應(yīng)時間為30min時微結(jié)構(gòu)的平均尺寸最小,且金字塔尺寸在0.4um-1.2um之間的概率為73.3%,金字塔平均尺寸為1um左右。
【關(guān)鍵詞】：KOH/IPA 單晶硅微結(jié)構(gòu) 各向異性 納米級 基底載體
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.12
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的應(yīng)用9-13
• 1.2.1 表面微結(jié)構(gòu)在太陽能電池上的應(yīng)用9-11
• 1.2.2 表面微結(jié)構(gòu)在SERS基底上應(yīng)用11-13
• 1.3 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的制備方法13-15
• 1.3.1 表面微機械加工技術(shù)13
• 1.3.2 干法刻蝕技術(shù)13-14
• 1.3.3 濕法腐蝕技術(shù)14-15
• 1.4 本文的研究背景及意義15-16
• 第二章 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)制備的機理16-23
• 2.1 前言16
• 2.2 單晶硅晶體結(jié)構(gòu)16-18
• 2.3 堿溶液刻蝕18-21
• 2.3.1 堿溶液對單晶硅的各向異性腐蝕性18-20
• 2.3.2 各向異性腐蝕性機理解釋20-21
• 2.4 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的制備工藝21-23
• 第三章 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的制備23-37
• 3.1 引言23-24
• 3.2 實驗試劑與儀器24-26
• 3.2.1 實驗試劑24-26
• 3.2.2 實驗分析軟件26
• 3.3 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)實驗26-29
• 3.3.1 單晶硅切片26-27
• 3.3.2 單晶硅表面清洗27
• 3.3.3 單晶硅表面微結(jié)構(gòu)實驗27-29
• 3.4 硅表面微結(jié)構(gòu)反射率測試和形貌分析29-37
• 3.4.1 KOH濃度對單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的影響29-32
• 3.4.2 20%KOH，25%KOH，溫度對單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的影響32-34
• 3.4.3 反應(yīng)時間硅微結(jié)構(gòu)的影響34-37
• 第四章 低濃度KOH/IPA中單晶硅表面微結(jié)構(gòu)的制備37-52
• 4.1 引言37
• 4.2 低濃度KOH/IPA反應(yīng)37-39
• 4.3 結(jié)果與討論39-52
• 4.3.1 低濃度下，，KOH濃度對硅微結(jié)構(gòu)的影響39-42
• 4.3.2 低濃度下，IPA積分?jǐn)?shù)對硅微結(jié)構(gòu)的影響42-46
• 4.3.3 低濃度下，溫度對硅微結(jié)構(gòu)的影響46-48
• 4.3.4 低濃度下，時間對硅微結(jié)構(gòu)的影響48-52
• 第五章 總結(jié)與展望52-55
• 5.1 主要總結(jié)52-54
• 5.2 本文創(chuàng)新點54
• 5.3 研究和展望54-55
• 參考文獻55-59
• 致謝59-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果60

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本文編號：756729