一种多用途硅微纳米结构制备技术

摘要

本发明涉及一种多用途硅微纳米结构制备技术，属于新材料制备技术领域。本发明将金属催化硅腐蚀技术与光刻技术相结合，研制出了一种大面积高度有序硅微纳米结构阵列的制备方法。即利用电子束或紫外光等曝光技术将光刻掩模板上的微结构图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的清洁硅片表面，进而获得腐蚀时所需要的、有抗蚀剂保护的图形。利用高真空热蒸发等技术在处理后的硅片表面沉积金属银膜，并将硅片表面的抗蚀剂及覆盖在其上面的银膜去除后，将硅片浸入含有氧化剂的氢氟酸腐蚀溶液的密闭容器中处理10-100分钟，便得到大面积有序硅微纳米结构阵列。这种大面积有序硅微纳米结构在太阳能电池、锂电池负极材料、气敏元件以及活性表面增强拉曼光谱术衬底等领域具有广泛的应用前景。

主权项

1、一种多用途硅微纳米结构制备技术，其特征在于：所述方法依次按如下步骤进行：(1)利用光刻技术将光刻掩模板上的具有微纳米结构的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的清洁硅片表面。将曝光后的片子放入显影液中溶解掉不需要的光刻胶，以获得腐蚀时所需要的、有抗蚀剂保护的图形。(2)利用高真空热蒸发技术在步骤(1)处理后的硅片表面沉积一层金属银(或金)膜。随后将得到的硅片浸泡在剥离溶液中，将硅片表面的抗蚀剂及覆盖在其上面的银膜或者金膜去除。(3)将步骤(2)得到的硅片浸入含有HF+H2O2+H2O(也可以利用Fe(NO3)3等氧化性物质替换腐蚀液中的H2O2)腐蚀溶液的密闭容器中，25-50摄氏度处理4-150分钟；然后将样品在浓硝酸溶液里面浸泡至少一个小时去掉硅微纳米结构样品表面的银。(4)利用化学镀或者真空热蒸发技术在步骤(3)得到的n型硅微纳米结构表面沉积非连续分布的5-10纳米的铂或金纳米颗粒薄膜。(5)利用化学镀或者真空热蒸发技术在步骤(3)得到的硅微纳米结构表面沉积银或者金等拉曼活性金属纳米颗粒薄膜。涂覆有银等拉曼活性金属纳米颗粒薄膜的硅微纳米结构可以作为活性表面增强拉曼光谱术衬底使用。(6)通过在步骤(3)得到的p型(或n型)有序硅微纳米结构材料表面进行磷(或硼)扩散形成pn结，在两面引出电极后便得到一个单片的硅纳米线太阳能电池。(7)通过在步骤(3)得到的p型(或n型)有序硅微纳米结构材料表面沉积n型(或p型)半导体材料如非晶硅等形成pn结，在两面引出电极后便得到一个单片的硅纳米线太阳能电池。(8)通过在步骤(3)得到的p型(或n型)有序硅微纳米结构材料表面沉积本征非晶硅薄膜后，再接着沉积n型(或p型)非晶硅薄膜，从而形成PIN(或NIP)结构，在两面引出电极后便得到一个单片的硅纳米线太阳能电池。