專利名稱：一種控制硅納米線生長長度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用水浴加熱來控制硅納米線生長長度的方法。
背景技術(shù)：
在最近的幾十年里，低維納米結(jié)構(gòu)材料的制備、表征和應(yīng)用已經(jīng)引起人們極大關(guān)注，而硅納米線材料更是因?yàn)榫哂信c傳統(tǒng)集成電路工藝的兼容性以及相比體硅材料所顯現(xiàn)出特有的量子限制效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)、庫倫阻塞效應(yīng)、高表面活性等獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)特性，成為制備微納電子器件最理想的材料之一，是當(dāng)前納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題。用一維硅納米線制備電子器件時(shí)，硅納米線的長寬比是決定器件的集成度、器件性能等的重要原因之一。由于硅納米線的直徑在20nm-200nm之間不易控制，因此控制硅納米線的生長長度是制作長寬比可控的硅納米線的主要方法。目前用來大規(guī)模生長硅納米線的方法是利用濕法腐蝕工藝。此法成本低廉，操作簡單。目前此法控制硅納米線的長度主要途徑是控制反應(yīng)時(shí)間。但在較長反應(yīng)時(shí)間下硅納米線易倒伏，所生長的納米線陣列不整齊，不利于大長寬比硅納米線的生長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和市場需求，提供一種簡單的水浴加熱來控制硅納米線生長長度的方法，以解決現(xiàn)有濕法腐蝕制備硅納米線中所存在的不易生成大長寬比硅納米線的問題。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
一種控制硅納米線生長長度的方法，它包括以下具體步驟
a、取N型100晶向、尺寸為0.5 Icm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清
洗；
b、配置刻蝕劑刻蝕劑的成分配比為35mmol/L的硝酸銀和濃度為20%的氫氟酸的混合溶液；其中氫氟酸和去離子水的體積比為1 4;
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為20 70°C，將盛有刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中，其中硅片反應(yīng)面積每cm2至少配置30ml刻蝕劑；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀， 再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有不同長度的硅納米線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用水浴加熱控制硅 納米線生長長度的方法既能夠生長出大長寬比的硅納米線，又能保證硅納米線陣列的均勻排布，而且生長時(shí)間短、工藝簡單可靠、成本低、可批量生產(chǎn)。為制備以不同長寬比硅納米線為基礎(chǔ)的納米器件奠定了基礎(chǔ)。


圖1為N型硅納米線在不同水浴溫度下生長1小時(shí)后長度的SEM圖； 圖2為N型硅納米線生長長度和溫度的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié) 合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)、完整的說明 實(shí)施例1
a、取N型100晶向、尺寸為0.5X0. 5cm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清
洗；
b、稱量AgNO30. 595g,將其溶于50ml去離子水中，超聲振蕩使其充分溶解，得硝酸銀溶液；將該配置好的硝酸銀溶液與濃度為40%的氫氟酸溶液按體積比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蝕劑；
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為20°C，將盛有上述刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有一定長度的硅納米線，見圖1-a。實(shí)施例2
a、取N型100晶向、尺寸為IXIcm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清洗；
b、稱量AgNO30. 595g,將其溶于50ml去離子水中，超聲振蕩使其充分溶解，得硝酸銀溶液；將該配置好的硝酸銀溶液與濃度為40%的氫氟酸溶液按體積比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蝕劑；
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為30°C，將盛有上述刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有一定長度的硅納米線，見圖l_b。實(shí)施例3
a、取N型100晶向、尺寸為0.7X0. 7cm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清
洗；
b、稱量AgNO30. 595g,將其溶于50ml去離子水中，超聲振蕩使其充分溶解，得硝酸銀溶液；將該配置好的硝酸銀溶液與濃度為40%的氫氟酸溶液按體積比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蝕劑；
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為40°C，將盛有上述刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有一定長度的硅納米線，見圖1-C。實(shí)施例4
a、取N型100晶向、尺寸為0.8X0.8cm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清
洗；
b、稱量AgNO30. 595g,將其溶于50ml去離子水中，超聲振蕩使其充分溶解，得硝酸銀溶液；將該配置好的硝酸銀溶液與濃度為40%的氫氟酸溶液按體積比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蝕劑；
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為50°C，將盛有上述刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有一定長度的硅納米線，見圖ι-d。實(shí)施例5
a、取N型100晶向、尺寸為IXIcm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清洗；
b、稱量AgNO30. 595g,將其溶于50ml去離子水中，超聲振蕩使其充分溶解，得硝酸銀溶液；將該配置好的硝酸銀溶液與濃度為40%的氫氟酸溶液按體積比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蝕劑；
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為60°C，將盛有上述刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有一定長度的硅納米線，見圖l_e。實(shí)施例6
a、取N型100晶向、尺寸為0.5X0. 5cm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清
洗；
b、稱量AgNO30. 595g,將其溶于50ml去離子水中，超聲振蕩使其充分溶解，得硝酸銀溶液；將該配置好的硝酸銀溶液與濃度為40%的氫氟酸溶液按體積比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蝕劑；
c、將水浴鍋溫度設(shè)定為70°C，將盛有上述刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中；
d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有一定長度的硅納米線，見圖l_f。本發(fā)明利用水浴鍋加熱可以穩(wěn)定方便地控制硅納米線的生長溫度，而通過總結(jié)出的生長溫度和生長長度的關(guān)系便可方便地通過控制溫度來控制硅納米線的生長長度，進(jìn)而達(dá)到控制硅納米線寬長比的目的。為制備以不同長寬比硅納米線為基礎(chǔ)的納米器件奠定了 ■石出。
權(quán)利要求
1. 一種控制硅納米線生長長度的方法，其特征在于該方法包括以下具體步驟a、取N型100晶向、尺寸為0.5 Icm雙面拋光硅片，采用RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗流程進(jìn)行清洗；b、配置刻蝕劑刻蝕劑的成分配比為35mmol/L的硝酸銀和濃度為20%的氫氟酸的混合溶液；其中氫氟酸和去離子水的體積比為1 4;c、將水浴鍋溫度設(shè)定為20 70°C，將盛有刻蝕劑溶液的塑料反應(yīng)器放入水浴鍋中，待溫度穩(wěn)定時(shí)將清洗后的雙面拋光硅片置入塑料反應(yīng)器中，其中硅片反應(yīng)面積每cm2至少配置30ml刻蝕劑；d、反應(yīng)1小時(shí)后取出，放入濃度為65 68%的硝酸溶液中反應(yīng)30秒，去除硅片表面的銀，再用去離子水清洗，室溫下晾干，在硅片上生長有不同長度的硅納米線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制硅納米線生長長度的方法，該方法使用水浴鍋加熱控制硅納米線生長溫度，通過控制溫度來控制納米線生長的長度。以解決現(xiàn)有濕法腐蝕制備硅納米線中所存在的不易生成大長寬比硅納米線的問題。且工藝簡單可靠、成本低、可批量生產(chǎn)，為制備以不同長寬比硅納米線為基礎(chǔ)的納米器件奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號C23F1/24GK102181939SQ20111007359
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者于江江, 侯慧娜, 劉春冉, 劉艷麗, 張健, 王志亮, 鄭小東, 陳云, 馬殿飛 申請人:華東師范大學(xué)