单晶硅表面电化学方法制备定向硅纳米线阵列的研究

采用电化学方法在近室温条件下快速制备硅纳米线阵列.实验选用HF-AgNO3混合溶液,在单晶硅表面沉积生长一层薄的金属银的催化剂薄膜.然后在HF-Fe(NO3)3混合溶液中,利用银为催化剂,在硅片表面发生氧化还原反应,通过选择性腐蚀,制备出大面积硅纳米线阵列;利用扫描电镜分析了制备温度、时间及AgNO3的浓度对催化剂形状、大小的影响,并进一步分析了其对纳米线的定向特征、长度及填充率的影响.在本实验条件下,银催化剂的颗粒直径影响纳米线的生长,过大或过小的催化剂都不利于纳米线的制备.同时,纳米线的长度随着刻蚀生长时间的延长而增加.     

长度可调的纳米线阵列近红外减反射特性

采用金属催化化学腐蚀方法在单晶硅表面制备了有序的纳米线阵列,研究了纳米线长度与腐蚀时间之间的关系,发现纳米线长度随着腐蚀时间的增加而增大。测试了所制备的具有纳米线阵列的硅表面在近红外1000nm～2500nm范围内的减反射性能。测试结果表明,与未处理的光滑硅表面相比,具有纳米线阵列的表面的反射率大辐降低,并随着纳米线长度的增加,反射率减小。     

硅纳米线阵列腐蚀方向控制研究

该文通过控制金属催化化学腐蚀中催化剂的长径比,以Si(100)、Si(110)为基底,制备得到与基底保持不同取向的硅纳米线阵列结构,对硅纳米线阵列进行物性表征,并说明改变镀银溶液的浓度可以对硅纳米线阵列的腐蚀方向进行有效控制。希望对锂离子电池的负极材料的改进提供一些帮助。     

硅纳米线杂化太阳能电池技术探讨

硅纳米线杂化太阳能电池由于具有光吸收范围广、载流子分离和收集能力相对较高、纳米结构可以有效增强光吸收、对无机材料的质量要求不高从而降低电池的成本等优点,成为太阳能电池的研究热点之一。该文回顾了硅纳米线杂化太阳能电池的技术起源,介绍了器件基本结构和工作原理,分析了由硅纳米线阵列和PEDOT:PSS制成的杂化太阳能电池的制备方法,并着重分析了硅纳米线的制备方法,最后探讨了杂化太阳能电池研究实践中面临的问题及目前主要的研究方向。     

金纳米线阵列的制备及其光学性能研究

采用二次阳极氧化法制备了高度有序的多孔氧化铝模板,并基于该氧化铝模板,采用脉冲直流电化学沉积的方法制备了金纳米线阵列.利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X线衍射仪（XRD）对所制备的金纳米线的形貌及晶体结构进行分析.结果表明：不同的沉积电压下制备的金纳米线具有不同的生长取向性,当沉积电压为3V时制备出的金纳米线沿[200]方向具有明显的生长取向性.利用紫外-可见光谱（UV-Vis）对金纳米线阵列光学性能进行研究,发现金纳米线的等离子体共振吸收峰随着沉积电压的增大先蓝移而后发生红移.     

制备参数对ZnO纳米线阵列特性的影响

针对目前水热法制备ZnO纳米线生长机制及成核过程中存在的一些模糊问题,利用水热法制备了一维ZnO纳米线阵列,研究了ZnO纳米线生长过程中反应液浓度、生长时间、反应压力、退火条件等实验参数对ZnO纳米线阵列的形貌、微结构及光电特性的影响,讨论了纳米线生长的成核机制及生长机理.研究结果对制备高质量一维ZnO半导体纳米线阵列并将其应用于微纳及光电子器件领域都有一定的参考价值.     

非定向氧化锌纳米线阵列的场发射

使用热蒸发的方法在硅基底上制备了非定向氧化锌（ZnO）单晶纳米线阵列。经过热蒸发之后,在硅基底上形成一层均匀分布的 ZnO 点。在这些 ZnO 点上生长出非定向的 ZnO 纳米线阵列,其中的纳米线直径大约在 10 到 20nm 之间。考虑到实用,在制备样品的过程中硅基底的温度始终保持在 500℃ 以下。然后测量了这些非定向 ZnO 纳米线阵列的场发射特性。在 5.5V·μm^-1 场强下得到了 10μA·cm^-2 的场发射电流密度;同时使用透明阳极技术观察了其场发射中心的分布。     

双扩散模板法制备卤化银纳米线及其光催化性能

在室温条件下,通过溶液的双扩散法于AAO模板中制备AgX纳米线,利用XRD,SEM和TEM等分析手段对纳米线进行了表征,结果表明,用该方法合成的AgX纳米线阵列分布均匀,取向性极好,直径50nm,与AAO模板的孔径一致.通过纳米线阵列膜对罗丹明B的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明AgX纳米线具有良好的光催化性能.     

石墨烯纳米墙/硅纳米线阵列太阳能电池的制备及其性能

硅纳米线阵列(SiNWA)因其优异的陷光性在石墨烯/硅异质结太阳能电池研究中引起了广泛关注.然而平面结构的石墨烯难以与SiNWA形成包覆结构,严重影响了器件的光伏性能.该文采用等离子体增强化学气相沉积法直接在SiNWA上生长石墨烯纳米墙(GNWs),与SiNWA形成核壳结构,增加了器件的有效结区面积并抑制了硅纳米线表面的载流子复合;研究了生长时间对GNWs的晶体质量、光学和电学性能、形貌的影响.结果表明:所制备的GNWs可形成良好的导电网络并表现出p型掺杂;随着生长时间的延长,GNWs的透光性下降,导电性增强,对SiNWA的包覆性变好;当GNWs生长时间为120 s时,制备的GNWs/SiNWA太阳能电池获得了4.11%的最佳光电转换效率.该研究为制备低成本、高效率的石墨烯/硅太阳能电池提供了一条工艺简单而有效的途径.     

金属辅助化学刻蚀法制备尺寸可控的硅纳米线

为制备粗细均匀、大长度的硅纳米线,通过金属辅助化学刻蚀方法,以银作为辅助金属,利用场发射扫描电镜(FESEM)和FIB/SEM双束系统作为检测手段,结合微加工工艺,研究了不同的反应离子刻蚀时间和化学刻蚀时间对制备的硅纳米线的尺寸和形貌的影响。结果表明,通过该方法制备的硅纳米线粗细均匀、长度较大。控制反应离子刻蚀时间和化学刻蚀反应时间,可以控制硅纳米线的形貌与尺寸。     

物理热蒸发法制备CdS/SiO2纳米线阵列和CdS纳米带

利用物理热蒸发法蒸发CdS和CdO的混合粉末，Si衬底表面发生了选择性刻蚀，并由此制备出CdS／SiO2纳米线阵列和CdS纳米带．研究了CdS／SiO2纳米线阵列的形成原因和CdS纳米带的生长过程，结果表明：CdS枝晶的生长对CdS／SiO2纳米线阵列的形成起到了非常重要的作用；CdS／SiO2纳米线阵列的形成符合“纳米电化学自组织机制”；CdS纳米带的生长过程为气一目过程．     

Ordering and self-organization in nanocrystalline silicon

The spontaneous formation of organized nanocrystals in semiconductors has been observed during heteroepitaxial growth and chemical synthesis. The ability to fabricate size-controlled silicon nanocrystals encapsulated by insulating SiO2 would be of significant interest to the microelectronics industry. But reproducible manufacture of such crystals is hampered by the amorphous nature of SiO2 and the differing thermal expansion coefficients of the two materials. Previous attempts to fabricate Si nanocrystals failed to achieve control over their shape and crystallographic orientation, the latter property being important in systems such as Si quantum dots. Here we report the self-organization of Si nanocrystals larger than 80 A into brick-shaped crystallites oriented along the (111) crystallographic direction. The nanocrystals are formed by the solid-phase crystallization of nanometre-thick layers of amorphous Si confined between SiO2 layers. The shape and orientation of the crystallites results in relatively narrow photoluminescence, whereas isotropic particles produce qualitatively different, broad light emission. Our results should aid the development of maskless, reproducible Si nanofabrication techniques.     

Si NWs/GQDs复合结构的设计及其光电催化性能

采用金属催化化学蚀刻法制备硅纳米线阵列（silicon nanowire arrays,Si NWs）,通过高速旋涂仪将自上而下法制备的石墨烯量子点（graphene quantum dots, GQDs）负载到Si NWs上。X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）等表征结果证明,GQDs能够通过高速旋涂仪负载到Si NWs上。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）形貌观测结果表明,蚀刻时间与Si NWs纳米线长度成正比。光电化学测试结果表明,性能最优的蚀刻时间为45 min。与原始硅片相比,GQDs负载的Si NWs光电密度达到了0.95 mA/cm²,性能提升了30多倍。电化学交流阻抗（electrochemical impedance spectroscopy, EIS）测试结果表明：GQDs的加入能显著提升载流子的传输效率。紫外–可见漫反射光谱（ultravioletray-visible diffuse reflectance spectroscopy, UV-Vis DRS）结果显示负载GQDs可以有效提升Si NWs对光的吸收效果。     

Si图形衬底的制备及半极性GaN生长

利用KOH溶液的各向异性腐蚀,通过研究温度、异丙醇(IPA)及超声波振动对Si衬底腐蚀的影响,在Si(001)平面衬底上刻蚀出侧面为(111)面的槽状图形衬底.在此基础上,实现了GaN在Si图形衬底(111)侧面的生长.X射线双晶衍射测量GaN薄膜的Bragg角为18.45°,表明在Si图形衬底上成功生长出了(1-101)半极性GaN薄膜.其X射线衍射峰半高宽为1 556弧秒.     

Synthesis of ordered Si nanowire arrays in porous anodic aluminum oxide templates

Highly ordered polycrystalline Si nanowire arrays were synthesized in porous anodic aluminum oxide (AAO) templates by the chemical vapor deposition (CVD) method. The morphological structure, the crystal character of Si nanowire arrays and the individual nanowire were analyzed by the transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), atom force microscopy (AFM) and the X-ray diffraction spectrum (XRD), respectively. It is shown that most fabricated silicon nanowires (SiNWs) tend to be assembled parallelly in bundles and constructed with highly orientated arrays. This method provides a simple and low cost fabricating craftwork and the diameters and lengths of SiNWs can be controlled, the large area Si nanowire arrays can be achieved easily under such a way. The curling and twisting SiNWs are fewer than those by other synthesis methods.     

BST薄膜的湿法化学刻蚀工艺优化及应用初探

采用sol-gel法在SiO2/Si衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜.利用湿法化学刻蚀技术对BST薄膜进行图形化.通过实验结果对比,选择HF/HNO3/H2O2/H2O(体积比为1∶20∶50∶20)的混合液作为最佳刻蚀液.扫描电镜(SEM)结果表明,刻蚀后BST薄膜表面干净,无残留物,图形轮廓清晰.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)结果显示,刻蚀后BST薄膜表面粗糙度增大,结晶性退化.对刻蚀后的薄膜在600℃后退火处理,能要在一定程度上恢复其表面形貌和结晶性.应用优化工艺制备BST薄膜阵列,采用剥离法将Au,Ni/Cr和Pt/Ti电极进行微图形化.最后,成功地制备了Au/Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si结构的8×8元的红外探测器阵列.     

采用薄片溶解工艺制造微机械惯性仪表的实验研究

介绍了一种用以制造微机械惯性仪表（包括微陀螺和微加速度计）的微机械体加工方法——体硅溶解薄片法。它包括硅片工艺、玻璃工艺和组合片工艺。整个工艺过程只需单面处理,三次掩膜。硅片工艺包括刻凹槽,深扩散和干法刻蚀三次工艺过程。玻璃上用剥离的方法形成引线和电极的金属层。然后将硅片和玻璃倒接,进行静电键合。最后腐蚀掉硅片背面未掺杂的体硅,从而分离出结构。本文结合微陀螺的具体结构,详细阐述了每一工艺过程的要点,并着重介绍了硅上刻高深宽比槽的技术。该方法形成的结构与衬底不易粘附,成品率高,制造成本低,可形成的结构图形多种多样。     

用OMA-Ⅲ对Si单晶的激光喇曼谱的研究

用OMA-Ⅲ型光学多道分析仪对Si的激光拉曼谱进行了检测,通过综合提高信噪比的实验手段,得到了满意的结果。并对用OMA-Ⅲ进行离子注入过程中二次荧光谱的测定的可行性进行了讨论。     

硅微透镜阵列与红外焦平面阵列的单片集成

基于标量衍射理论 ,考虑焦距长度与微透镜尺寸的关系 ,提出了一种新的制作二元光学衍射微透镜的方法———部分刻蚀法 .利用这种方法制作了 2 5 6× 2 5 6硅微透镜阵列 ,并将其与PtSi红外焦平面阵列单片集成在一起 ,使红外焦平面阵列的灵敏度R和比探测率D 都提高了 1.7倍