可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法

摘要

本发明公开了一种可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，对SiO₂纳米粒子进行表面改性，使其具有亲水及疏水的双亲性；然后用Langmuir-Blodget膜技术在衬底上沉积SiO₂单层膜；用各向同性反应离子刻蚀技术刻蚀SiO₂进一步改变SiO₂纳米粒子的尺寸；将沉积的SiO₂粒子作为刻蚀掩膜板分别用各向异性的深度反应离子刻蚀技术及感应耦合等离子体刻蚀技术刻蚀硅；用氢氟酸腐蚀掉残余的SiO₂粒子，最终得到可控尺寸及可控表面结构的纳米柱阵列。本发明有效克服了电子束曝光高成本及批量加工方法的限制，可以有效地降低太阳电池的表面反射率，提高太阳电池的光电转换效率。

主权项

一种可控尺寸及表面结构的纳米柱阵列制备方法，其特征在于，包括以下步骤：ⅰ.对纳米粒子溶液的SiO₂粒子进行表面改性，使其具有双亲性，然后采用Langmuir‑Blodgett膜工艺，使具有双亲性的SiO₂粒子在衬底上沉积得到SiO₂单层膜；  ⅱ. 采用各向同性的反应离子刻蚀工艺，对在所述步骤ⅰ中制备的衬底上的SiO₂单层膜进行刻蚀，调整SiO₂粒子的大小和粒子间隙，对SiO₂单层膜进行图案修饰，使SiO₂单层膜形成衬底的刻蚀掩模板；ⅲ. 将在所述步骤ⅱ中制备的经过图案修饰的SiO₂单层膜作为刻蚀掩模板，采用各向异性的深度反应离子刻蚀工艺来蚀刻衬底，制备锯齿状表面的纳米柱阵列，此时SiO₂粒子留在纳米柱的顶部； ⅳ. 将在所述步骤ⅱ中制备的经过图案修饰的SiO₂单层膜作为刻蚀掩模板，采用感应耦合等离子体刻蚀工艺来蚀刻衬底，制备平整表面的纳米柱阵列，此时SiO₂粒子留在纳米柱的顶部；ⅴ.将在所述步骤ⅲ或步骤ⅳ中得到的带有纳米柱阵列的衬底放置于氢氟酸溶液中，除去残留在纳米柱阵列顶部的SiO₂粒子，最终得到具有所需尺寸及表面结构的Si纳米柱阵列的衬底。