专利名称：多孔和非多孔纳米结构的制作方法
多孔和非多孔纳米结构相关申请的交叉参考本申请要求2010年3月9日提交的美国临时专利申请第61/282，627号的优先权，其全文通过引用纳入本文。关于联邦资助研究的声明本发明在政府支持下完成，资助号分别为:NNJ06HE06A，由国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration)提供；CA128797 和 CA122864,均由国家卫生研究院(National Institutes of Health)提供；W911NF-09-1-0044,由国防部高级研究计划署(Defense Advanced ResearchProjects Agency)提供；W81XWH-07-2-0101 和W81XWH-09-1-0212，均由美国国防部提供。政府对本发明拥有某些权利。
背景技术：
多孔和非多孔纳米结构如硅基纳米结构在许多领域具有许多应用，包括在电光器件、传感器、太阳能电池、纳米线和药物递送中的应用。然而，目前的纳米结构在传导性、电阻、多孔性和高效制造方法方面仍有许多局限。因此，当前仍然需要开发更有效的纳米结构及其制备方法。
发明内容
在一些实施方式中，本发明提供了包含多孔物体的结构，所述多孔物体包含:(i)第一区域；以及(ii)沿着该物体的轴邻近所述第一区域的第二区域，其中所述第一区域至少有一种孔性质不同于所述第二区域的孔性质。这样的性质包括但不限于孔径、孔隙率和孔取向。所述多孔物体还具有基本上垂直于所述轴的横截面，其至少一个横向尺寸不超过5μπι。此外，所述物体的纵横比不小于4。在一些实施方式中，本发明提供了包含多孔物体的结构，所述多孔物体包含:(i)高电阻率硅；以及(ii)基本上垂直于该物体的轴的横截面。此外，所述横截面的横向尺寸不超过5 μ m。另外，该物体的纵横比不小于4。在其他实施方式中，本发明提供了制备多孔物体的方法。所述方法一般包括:(i)获得可蚀刻基片；(ii)在基片表面上形成图案化的多孔化辅助金属层，所述金属层具有至少一个开口 ；以及(iii)随后使所述基片受蚀刻溶液作用。然后，蚀刻溶液将所述图案化的多孔化辅助层溶解，形成含金属的蚀刻溶液。然后，所述含金属的蚀刻溶液使基片的第一部分多孔化，并蚀刻出基片的第二部分，形成具有横截面的多孔物体，所述横截面由开口限定。在其他实施方式中，本发明提供了形成多孔物体的其他方法，所述方法包括:(i)获得可蚀刻半导体基片；(ii)在基片表面上沉积多孔化辅助金属；以及(iii)随后使基片受第一蚀刻溶液和第二蚀刻溶液作用，分别形成多孔物体的第一区域和第二区域。所述作用的结果是使蚀刻辅助金属溶解于所述第一和第二蚀刻溶液中的至少一种蚀刻溶液，形成含金属的蚀刻溶液，所述含金属的蚀刻溶液使基片的一部分多孔化。在所形成的物体中，第二区域沿着线的轴邻近第一区域，并至少有一种孔性质不同于第一区域的孔性质。这样的性质包括但不限于孔径、孔隙率和孔取向。本发明的其他实施方式提供了制备多孔物体的方法，所述方法包括:(i)获得电阻率高于0.02 Ω 的硅晶片；(ii)在基片表面上沉积多孔化辅助金属；以及(iii)随后使基片受蚀刻溶液作用，形成多孔物体，所述蚀刻溶液包含有效浓度的HF和氧化剂。在其他实施方式中，本发明提供了制备多孔物体的其他方法，所述方法包括:(i)获得非多孔物体，所述非多孔物体具有基本上垂直于该物体的轴的横截面，其中该物体的横截面具有至少一个不超过5μπι的横向尺寸，且该物体的纵横比至少为4 ;以及(ii)通过无电途径由所述非多孔物体形成多孔物体，所述无电途径包括使所述非多孔物体受多孔化溶液作用，所述多孔化溶液包含有效浓度的HF、氧化剂以及多孔化辅助金属离子和原子中的至少一种。本发明的另一个实施方式是一种包含多孔物体的结构，所述多孔物体具有轴和基本上垂直于所述轴的横截面。在这些实施方式中，所述横截面的横向尺寸不超过Iy m。此夕卜，所述物体的纵横比不小于2。本领域的普通技术人员会认识到，本发明的多孔结构和方法可具有许多应用。例如，本发明的方法可用来制造纳米线，如多层硅基纳米线。类似的，本发明的结构可具有许多应用，包括诸如药物递送载体、药物递送纳米针、条形码线和成像试剂之类的应用。
为了说明实现本发明的上述及其他优点和目的的方式，下面结合附图所示的具体实施方式
更详细地描述上文已作出简单描述的本发明。应理解，这些附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应视为对其范围的限制，在此基础上，下面将利用附图更具体、更详细地描述本发明，其中:图1 (a)-(f)涉及示例性多色多孔硅条形码型纳米线和纳米链。图1(a)显示了〈0.005 Ω-cm的多孔硅纳米链的扫描电镜图(即条形码纳米线、硅纳米线或SiNW)，所述纳米链通过Ag辅助蚀刻得到(用0.05MH202蚀刻5分钟，然后用0.2MH2O2蚀刻I分钟，重复三次)。左图:合成纳米链的横向概图，显示了高孔隙率和低孔隙率链节的交替。右图:单纳米链的高-低孔隙率转变的近视图(比例尺是lOOnm)。图1(b)显示了多孔SiNW的共焦显微图像；从上到下:〈0.005Ω-αιι0.IM H2O2多孔SiNW的明视场图像；同一纳米线在500nm处的荧光图像；〈0.005 Ω -cm 0.05M/0.2M H2O2多孔硅纳米链在500nm波长处的荧光图像；同一纳米链的明视场图像。图1(c)显示了多孔SiNW在异丙醇中的光致发光光谱。对应于0.05M/0.2M H2O2纳米链的光致发光光谱与0.05M H2O2和0.2M H2O2谱叠加得到的光谱吻合得很好。初始样品浓度未知。因此，该光谱已按比例调整(90%的初始0.05M H2O2, 50%的初始0.2M H2O2),以最大程度减小纳米链与叠加谱之间的绝对值残差。用聚苯乙烯珠作为阴性对照，并用来减去背景。图1 (d)显示了 0.05M/0.2M H2O2纳米链的反射显微图像，显示了与每个链节相关的不同颜色。图1 (e)显示了 0.05M/0.2M H2O2纳米链的共焦显微图像，该纳米链负载有在458nm激发的Q点。从上到下:560nm处的突光信号，630nm处的突光信号，明视场信号,叠加。图1 (f)显示了负载Q点的0.05M/0.2M H2O2纳米链的光致发光光谱，显示了 560nm和633nm处与Q点相关的峰。图2显示了用BJH模型测量孔径的结果。孔径和孔隙率随H2O2浓度的增加而增大。在0.1M H2O2中(上)和0.2M H2O2中(下)合成的〈0.005 Ω -cm多孔硅纳米线的N2吸附/脱附等温线用BJH模型测得的孔径从6.1nm增至11.4nm,同时通过BET测得的孔隙率从47% 增至 66%ο图 3 显示了在 0.05M H2O2, 2.9M HF 和 0.2M H2O2, 2.9M HF 中蚀刻的〈0.005 Ω -cm多孔硅纳米链的扫描电镜图(上图)和吸收光谱(下图)。图4(a)_(d)是纳米图案化多孔硅结构的扫描电镜图。图4 (a)是400nmx2000nm、间距为600nm的光刻图案。图4(b)是直径为600nm、间距为1400nm的光刻图案。图4(c)是通过直径为130nm、间距为30nm的模板掩模在硅上沉积的厚度为20nm的电子束蒸发Ag膜。图4 (d)是图(C)所示图案在0.05M H2O2中进行20分钟的金属辅助蚀刻得到的直径为130nm的多孔硅纳米柱。图5(a)_(b)显示了多色多孔硅纳米柱的扫描电镜图。图5 (a)显示了在0.05M H2O2中蚀刻20分钟的〈0.005 Ω -cm多色纳米柱的扫描电镜图。图5(b)显示了(a)中纳米柱的放大图，显示了低孔隙率链节与高孔隙率链节的转变。图6呈现了研究多孔硅纳米线与实心硅纳米线的降解的扫描电镜图。上图显示了非氧化的0.01-0.02 Ω -cm实心硅纳米线在磷酸盐缓冲盐水中浸泡之后的扫描电镜图。在96小时的时间期限内没有观察到降解。下图显示了氧化的〈0.005 Ω-cm多孔硅纳米线在磷酸盐缓冲盐水中浸泡之后的扫描电镜图。多孔纳米线显示出明显的降解迹象，48小时失去挠曲模数，未出现缩短现象。浸泡72小时后，纳米线完全降解。图7(a)_(f)呈现了在研究硅纳米结构形貌随蚀刻参数变化的过程中，通过金属辅助蚀刻得到的不同硅纳米结构形貌的横截面扫描电镜图。内插图是横截面图所示样品的放大图，集中于单根纳米线的结构。图7(a)显示了 实心硅纳米线:1-10 Ω-cm, Ag, 0.1M H2O2, 15 分钟。图7 (b)显示了多孔硅纳米线:<0.005 Ω -cm, Ag, 0.1M H2O2, 15 分钟。图7 (C)显示了多孔硅层顶部的厚多孔硅纳米线:〈(λ 005 Ω -cm, Ag, 0.1MH2O2, 3.5M乙醇，5分钟。图7(d)显示了多孔硅层顶部的意大利面状薄多孔硅纳米线:0.0008-0.001 Ω -cm, Au, 0.1M H2O2, 15 分钟。图7 (e)显示了多孔硅层:0.01-0.02 Ω -cm, Ag, 0.1M H2O2, 6.8M 乙醇，5 分钟。图7(f)显示了经过抛光的硅表面:0.1-0.2 Ω -cm, Ag, 0.1M H2O2, 5分钟。图8(a)_(f)呈现了在研究纳米结构的形成与蚀刻参数之间的关系的过程中得到的结果。图8 (a)显示了通过Ag辅助蚀刻得到的不同硅纳米结构形貌与基片电阻率和H2O2浓度的关系的相图。图8 (b)显示了通过Au辅助蚀刻得到的不同硅纳米结构形貌与基片电阻率和H2O2浓度的关系的相图。图8(c)显示了 Si纳米线蚀刻速率随H2O2浓度的变化。红色方块显示0.01-0.02 Ω-cm基片在2.9M HF, OM乙醇中的Au辅助蚀刻。蓝色圆点显示0.01-0.02 Ω -cm基片在2.9M HF, OM乙醇中的Ag辅助蚀刻。图8(d)显示了 Si纳米线蚀刻速率随基片电阻率的变化。红色方块显示0.2MH2O2, 2.9M HF, OM乙醇中的Au辅助蚀刻。蓝色圆点显示0.2M H2O2, 2.9M HF, OM乙醇中的Ag辅助蚀刻。图8(e)显示了通过Ag辅助蚀刻得到的不同硅纳米结构形貌与基片电阻率和乙醇浓度的关系的相图。图8 (f)显示了 Si纳米线蚀刻速率随乙醇浓度的变化。红色方块显示1-10 Ω -cm基片在0.1M H2O2, 2.9M HF中的Au辅助蚀刻。蓝色圆点显示0.1-0.2 Ω-cm基片在0.1MH2O2, 2.9M HF中的Ag辅助蚀刻。图9(a)_(d)涉及对多孔纳米线和多孔硅膜上的多孔纳米线的研究。多孔纳米线和多孔硅膜上的多孔纳米线之间的孔结构差异可能是不同蚀刻机理的结果。图9(a)显示了多孔硅纳米线基底的横截面扫描电镜图:〈0.005Q-cm，Ag，0.1MH2O2, 60分钟。多孔化发生在纳米线壁形成之后，多孔结构是从纳米线壁向其主轴延伸，但没有完全延伸到基底。图9(b)显示了多孔硅层上的多孔硅纳米线:〈005Q-cm，Au，0.4M H2O2, 15分钟。多孔结构平行于纳米线壁，并以连续孔的形式延伸到下面的多孔硅膜。先使硅多孔化，然后在多孔层中蚀刻纳米线壁。金属纳米粒子位于多孔硅膜顶部，表明它们没有对多孔化起催化作用。图9(c)是图9(a)所述条件下可能而非限制性蚀刻机理的示意图。不受理论限制，此图所示金属纳米粒子可蚀刻到实心硅中，而离子可形成与受电解质作用的表面正交的孔。在坍缩时间At内，多孔化前沿可移动距离Λ Xp，而纳米线前沿可移动距离Axe。图9(d)是图9(b)所述条件下可能而非限制性蚀刻机理的示意图。不受理论限制，金属纳米粒子可将纳米线蚀刻到通过离子形成的多孔硅层中。图10(a)_(b)呈现的信息说明了孔的形成与受电解质作用的表面正交。图10(a)显示了穿过5μπι硅柱结构的直径的新鲜裂隙的SEM显微图，显示了在金属辅助无电蚀刻过程中形成的孔。图10(b)显示了柱的近视图，显示了由于蚀刻初始阶段发生的多孔化，孔自顶部边缘辐射开去，在蚀刻初始阶段，纳米粒子仍锚定在原初Si表面上。箭头指示了纳米粒子越过多孔结构的转变点。5 μ m柱结构是这样得到的:先在〈0.005 Ω -cm p-型Si晶片的表面上沉积90nm Si3N4层，然后通过CF4气体RIE进行光刻和图案转移，使下面的硅场暴露出来。自2.9M HF和0.02M AgNO3溶液将Ag纳米粒子选择性沉积在Si上，沉积在黑暗中进行30s。通过15分钟的无电金属蚀刻在0.1M H2O2, 2.9M HF中形成多孔柱。对基片进行洗涤、剥离，并用SEM进行分析。图ll(a)_(c)说明金属离子对多孔化的催化作用。图11 (a)显示了〈0.005 Ω -cm裸硅基片在0.1M H2O2, 2.9M HF中浸泡30分钟之后的新鲜裂隙的SEM。图11 (b)显示了所述硅基片在0.1M H2O2, 2.9M HF溶液中浸泡10分钟之后的SEM。在浸泡之前，立即对电阻率〈0.005 Ω -cm的金属沉积硅基片进行蚀刻。图11 (c)显示了所述硅基片在0.1M H2O2, 2.9M HF溶液中浸泡10分钟之后的SEM。在此次浸泡的同时对电阻率〈0.005 Ω-cm的金属沉积硅基片进行蚀刻。仅图(b)和(c)中的样品显示了多孔化。此外，在表面上或多孔结构内不存在金属纳米粒子。图12 (a)-(f)呈现了以下内容:图12(a)显示了硅晶片上沉积的银的SEM图像。图12(b)显示了所产生的硅纳米线的SEM图像。图12(c)显示了表明多孔硅纳米线的多孔结构的SEM图像。图12 (d)显示了非多孔硅纳米线的SEM图像。图12 (e)显示了多孔硅纳米线的TEM图像。图12 (f)显示了非多孔硅纳米线的TEM图像。图13 (a)-⑷呈现了以下SEM图像:图13 (a)显示了 N型硅晶片上沉积的银的SEM图像。图13(b)显示了所产生的硅纳米线的SEM图像。图13(c)显示了表明多孔硅纳米线的多孔结构的SEM图像。图13 (d)显示了非多孔硅纳米线的SEM图像。图14(a)_(f)呈现了多孔硅纳米线的金辅助蚀刻的SEM图像。图14 (a)显示了通过电流置换在0.02 Ω -cm p型硅上沉积的Au的SEM图像。图14(b)显示了通过对图14(a)所示样品进行无电蚀刻得到的多孔硅纳米线的SEM图像。图14(c)显示了通过电流置换在〈0.005 Ω-cm p型硅上沉积的Au的SEM图像。图14(d)显示了通过对图14(c)所示样品进行无电蚀刻得到的多孔硅纳米线的SEM图像。图14 (e)显示了通过电流置换在〈0.0008 Ω -cm p型硅上沉积的Au的SEM图像。图14(f)显示了通过对图14(e)所示样品进行无电蚀刻得到的多孔硅纳米线的SEM图像。图15(a)_(b)是以下多孔娃棒的SEM图像:(a)多孔娃棒阵列；以及(b)多孔娃棒的横截面，显示了其纳米孔结构。图16(a)_(f)是以下SEM图像:(a)蚀刻2分钟之后的图案化阵列；(b)图16(a)的放大图；(c)蚀刻5分钟之后的图案化阵列；(d)图15(c)的放大图；(e)显示了 Ag粒子的多孔结构底部；(f)图1(e)中的多孔结构在除去Ag粒子之后的底部。图17(a)_(b)是在(a)0.3%H202溶液和(b)0.6%H202溶液中蚀刻的多孔纳米线的SEM图像。图18 (a)-(c)是在0.6%H202中蚀刻的以下硅纳米线的SEM图像:(a) 1-10 Ω-cm,非多孔；(b) 0.01-0.02 Ω-cm，多孔；以及(c) 0.005 Ω-cm，更高的孔隙率。图19(a)_(d)是在以下条件下蚀刻的硅纳米线的SEM图像:(a) 5%HF; (b) 10%HF; (c) 15%HF;以及(d)20%HF。图20 (a)-(b)是在以下条件下蚀刻的多孔硅纳米线的SEM图像:(a)在0.15%、0.6%和0.15%H202中交替蚀刻；(b)在0.3%、0.6%和0.3%H202中交替蚀刻。图21呈现了在PBS中保持不同时间的硅纳米线的SEM图像。左栏是PBS中的0.02 Ω -cm多孔硅纳米线，存放时间从上到下分别是O小时、8小时、16小时、24小时、48小时和72小时。中栏是PBS中的0.005 Ω -cm实心硅纳米线，存放时间从上到下分别是O小时、8小时、16小时和24小时。右是用氧等离子体处理过的0.005 Ω -cm多孔硅纳米线，PBS存放时间从上到下分别是O小时、8小时、16小时、24小时、48小时和72小时。图22 (a)-(b)是以下SEM图像:(a)旋涂的IOOnm乳胶珠粒；以及(b)经O2等离子体处理和银沉积之后的图22(a)所示旋涂乳胶珠粒。图23(a)_(e)显示的SEM图像说明了根据本发明的一些实施方式的硅基多孔结构的各个方面。图23(a)显示了在硅基晶片两侧蚀刻的40 μ m长硅纳米线的例子。图23(b)显示了具有多孔片段、结构上更弱的多片段纳米线。这样的片段可用作折断点。图23(c)显示了多片段结构的折断。图23(d)显示了已经图案化并借助金属蚀刻成粒子堆的多孔硅膜。
具体实施例方式应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不构成对要求保护的本发明的限制。在本申请中，单数形式的使用包括复数形式，词语“一个”或“一种”表示“至少一个/ 一种”，“或”字的使用表示“和/或”，除非另有具体说明。此外，词语“包括”及其他形式如“包含”和“含有”的使用不是限制性的。另外，词语如“元件”或“组件”既包括含有一个单元的元件或组件，也包括含有一个以上的单元的元件或组件，除非另有具体说明。本文所用章节标题仅用于组织目的，而不应理解为限制所述客体。本申请引用的包括但不限于专利、专利申请、文章、书本和条约在内的所有文件或文件的部分，在此通过引用将其全文明确纳入，以用于任何目的。当一篇或多片所结合的文献及类似材料对术语的定义与本申请对该术语的定义相抵触时，以本申请为准。本发明人开发了多孔和非多孔结构以及制备和使用所述结构的方法。所述结构可具有横截面和轴，所述轴垂直于或基本上垂直于所述横截面。术语“基本上垂直于”可以指该横截面所在的平面与该结构的轴之间的夹角同90°的偏差不超过20°，不超过15°，不超过10° ,或不超过5°。所述结构可用长度表征，所述长度是该结构沿轴的尺寸。所述结构还可用横截面的横向尺寸表征。例如，当横截面是圆形时，该横截面的单一横向尺寸可以是其直径。类似的，当横截面是正方形时，这种横截面的单一横向尺寸可以是其边长。类似的，当横截面是矩形时，其两个横向尺寸可以是其两个边长。在许多实施方式中，所述结构的横截面的横向尺寸中较大的横向尺寸不超过10 μ m,不超过5 μ m,不超过2 μ m,不超过I μ m,不超过500nm,不超过200nm,不超过IOOnm,或者不超过50nm。在许多实施方式中，所述结构的横截面的横向尺寸中较小的横向尺寸不超过5 μ m,不超过2 μ m,不超过I μ m,不超过500nm,不超过200nm,不超过IOOnm,或者不超过 50nmo所述结构可具有各种横截面形状。在一些实施方式中，所述横截面可以是圆的或圆形的。在一些实施方式中，所述横截面可以是矩形。在许多实施方式中，所述结构可以是长形结构，其纵横比至少为2，至少为4，至少为10，至少为20，至少为50，至少为100，至少为200，至少为500，或者至少为1000。对于具有以单一横向尺寸为特征的横截面如圆形横截面或正方形横截面的结构，所述结构的纵横比可定义为该结构的长度与其横向尺寸之比；对于具有以两个尺寸为特征的横截面如矩形横截面的结构，所述结构的纵横比可定义为该结构的长度与两个横向尺寸之积的平方根之比。在一些实施方式中，所述结构可以是具有纳米级横截面(例如横截面的横向尺寸中较大者不超过I μ m,不超过800nm,或者不超过500nm)的长形结构。在一些实施方式中，长形结构还可具有至少为2、至少为4、至少为10或者至少为20的纵横比。在一些实施方式中，长形结构可视为线结构或线状结构，根据该结构的具体尺寸，它可以是微米线结构或纳米线结构。所述线状结构具有横截面，该横截面的两个相互正交的横向尺寸具有基本上相同的长度，也就是说该横截面的两个相互正交的横向尺寸之比不超过1.5。例如，对于具有圆形横截面的长形结构，两个相互正交的尺寸均具有该横截面的直径的长度。因此，这种长形结构可视为线状结构。长形结构可具有宽范围的挠性(挠曲模量)。不受理论限制，具有更高的孔隙率和更小的横截面的结构一般更容易弯曲。例如，对于两个仅孔隙率不同而其他方面相同的长形结构，孔隙率更高的结构比孔隙率更低的相同结构更容易弯曲。对于两个仅横截面厚度不同而其他方面相同的长形结构，横截面厚度更薄的结构比横截面更厚的结构更容易弯曲。在又一些实施方式中，长形结构可视为带(belt)结构或条带状(ribbon-like)结构，根据其尺寸可以是微米带、条带或纳米带。所述带或条带状结构具有横截面，该横截面的两个相互正交的横向尺寸具有基本上不同的长度，也就是说该横截面的两个相互正交的横向尺寸之比大于1.5。例如，具有两条边长之比大于1.5的矩形横截面的长形结构可视为带结构或条带状结构。在一些实施方式中，带结构或条带状结构的横截面的两个相互正交的横向尺寸之比大于2,大于3,大于5,或者大于10。在一些实施方式中，所述结构可以是多孔结构(即包含至少一个多孔区域的结构)。在各种实施方式中，这种多孔区域中的平均孔径可不超过200nm，不超过lOOnm，不超过50nm,不超过25nm,不超过20nm,不超过15nm,不超过IOnm,为l_200nm,为Ι-lOOnm,为l-50nm，为 l_20nm，或者为 1-lOnm。在一些实施方式中，多孔区域的孔隙率可为5-90%，10-90%, 15-90%, 20-90%,或者这些范围内由整数限定的任何子范围。在一些实施方式中，孔的取向可以是平行于所述结构的轴的方向。在又一些实施方式中，孔的取向可以垂直于所述结构的轴。在一些实施方式中，所述结构或者所述结构的一个或多个区域是可生物降解的。不受任何理论或定义限制，可生物降解可以指结构能够在生理介质中溶解或降解，所述生理介质包括例如PBS、细胞培养基、细胞胞液或者体液如血浆、血清、血液、间质液和胃肠道液。可生物降解区域和结构的生物降解速率可依赖于许多参数，如孔径和孔隙率。参见例如Canham 的《娃的生物医学应用》(Biomedical Applications of Silicon),载于 CanhamLT主编的《多孔娃的性质》(Properties of porous silicon)。EMIS数据综述系列第18期。伦敦，第371-376页。生物降解速率还可依赖于表面修饰。例如，孔表面的氧化可增加生物降解时间，所述孔表面的氧化可通过例如氧等离子体进行。PCT申请第PCT/US2009/000239号公开了通过在多孔表面上沉积聚合物链如亲水性聚合物链来控制多孔结构如多孔硅结构的生物降解速率的方法，其中所述亲水性聚合物链可以是例如具有不同分子量的PEG或合成糖萼链。所述区域或结构的总生物降解时间可以是0.1-1000小时，0.2-500小时，0.4-200小时，或者这些范围内的任何子范围。在一些实施方式中，所述结构的多孔区域的孔可包含填充剂，如分子或纳米粒子。可填充到多孔区域的孔中的填充剂的类型不受特别限制，只要具体填充剂的尺寸使其能够钻进多孔区域的孔。在例如美国专利申请公开第2008/0311182号、第2008/0280140号和第2003/0114366号中公开了可能的填充剂的例子。在一些实施方式中，填充剂可以是治疗剂和/或成像剂，如美国专利申请公开第2008/0311182号、第2008/0280140号和第2003/0114366 号所限定。可用作填充剂的纳米粒子的例子包括但不限于量子点；金属纳米粒子，如金和银纳米粒子；金属氧化物粒子，如氧化铁粒子、娃粒子、TiO2粒子、氧化招粒子；碳基粒子,如碳纳米管和富勒烯；以及有机粒子，如脂质体和胶束。不受理论限制，当多孔区域包含具有荧光性质的多孔半导体时，用作填充剂的量子点可提高该区域的荧光。这种半导体的一个例子可以是多孔硅。在一些实施方式中，多孔结构可包括多个(两个或更多个)区域，这些区域可具有不同的多孔性质。例如，在一些实施方式中，所述结构可包括第一区域和第二区域，该第二区域至少有一种性质不同于第一区域，所述性质选自孔径、孔隙率和孔取向。在一些实施方式中，所述第一和第二区域之一可以是非多孔区域，而另一区域是多孔区域。在又一些实施方式中，第一和第二区域可以是多孔区域。在许多实施方式中，所述第一和第二区域可沿着所述结构的轴彼此相邻设置。在一些实施方式中，所述第一和第二区域的转变可以是急剧转变，意思是可不超过20nm，不超过10nm，或者不超过5nm。在又一些实施方式中，所述第一和第二区域之间的转变区域可以是逐步转变(例如长于20nm,长于30nm,或者长于40nm)。在一些实施方式中，每个区域沿着所述结构的轴的长度也可变化。例如，在一些实施方式中，所述结构的每个区域的长度可至少为20nm,至少为40nm,至少为80nm,至少为20nm至不超过IOOOnm (20-1000nm),至少为40nm至约800nm,至少为80nm至约500nm,或者此句所限定的范围内的任何子范围。在一些实施方式中，所述第一和第二区域中的至少一个区域是可生物降解的。在一些实施方式中，所述第一和第二区域都可以是多孔或非多孔的可生物降解区域。在这种情况中，所述第一和第二区域的生物降解动力学(或速率)可相同或不同。在一些实施方式中，所述第一和第二区域中至少一个区域的孔可包含至少一种填充剂，如分子或纳米粒子。在一些实施方式中，所述第一和第二区域的孔均可包含至少一种填充剂。在一些实施方式中，所述第一区域的孔可填充第一填充剂，而所述第二区域的孔可填充第二填充剂，所述第二填充剂可不同于所述第一填充剂。在一些实施方式中，所述结构可沿其轴包含两个以上的区域，使每两个相邻区域具有不同的孔性质。在一些实施方式中，这种多区域结构可在一个或多个区域中沿其轴具有周期性重复的图案。在又一些实施方式中，所述多区域结构可沿其轴具有随机的区域图案。多区域结构可用于许多应用，例如条形码。所述结构可由各种可化学蚀刻或可多孔化的材料组成，所述材料可以是可化学蚀刻或可多孔化的半导体材料，如硅、锗、GaAs, InP, SiGe或GaP。在许多实施方式中，半导体材料可以是单晶半导体材料，如单晶硅或单晶锗。在一些实施方式中，所述结构的半导体材料可以是掺杂的半导体材料。在一些实施方式中，半导体材料可以是P掺杂的。在一些实施方式中，半导体材料可以是η掺杂的。所述结构的半导体材料可具有各种掺杂水平或浓度。在许多实施方式中，形成所述结构的基片的半导体材料可具有这样的掺杂水平/浓度，使得该基片的表面电阻率为0.0002-20 Ω -cm、0.0005-15 Ω -cm、0.0008-10 Ω -cm,或者这些范围内的任何子范围。在一些实施方式中，所述结构可以是高电阻结构。在一些实施方式中，所述高电阻结构的掺杂水平/浓度基本上等于具有高电阻率的大块半导体的掺杂水平/浓度，所述高电阻率是至少0.02 Ω -cm,至少0.05 Ω -cm,至少0.1 Ω -cm,至少0.2 Ω -cm,至少0.5 Ω -cm,至少1.ΟΩ-cm，至少 0.02 Ω-cm 至不超过 12 Ω-cm (0.02-12 Ω-cm)，0.05-12 Ω-cm,0.1-12 Ω -cm, 0.2-12 Ω -cm, 0.5-12 Ω -cm,或者1.0-12 Ω -cm。在又一些实施方式中，所述结构可以是低电阻结构(例如掺杂水平/浓度基本上等于具有低电阻率的大块半导体的掺杂水平/浓度，所述低电阻率小于0.02 Ω -cm,小于0.01 Ω -cm,或者小于0.05 Ω -cm)。高电阻结构和低电阻结构都可以是多孔或非多孔的。在一些实施方式中，由半导体材料制成的结构可以是多掺杂结构，这样的结构具有两个以上或更多个区域，这些区域的掺杂类型和/或掺杂水平或浓度和/或电阻率各不相同。这种多掺杂结构可包括第一掺杂区域和第二掺杂区域，所述第二掺杂区域至少有一种性质不同于第一区域，所述性质选自掺杂类型、掺杂水平、浓度或电阻率。例如，在一些实施方式中，所述第一掺杂区域可以是N掺杂区域，而第二掺杂区与可以是P掺杂区域，或者反过来。在一些实施方式中，第一掺杂区域可以是高电阻区域(例如掺杂水平/浓度基本上等于上述具有高电阻率的大块半导体的掺杂水平/浓度的区域)。类似的，在一些实施方式中，第二掺杂区域可以是低电阻区域(例如掺杂水平/浓度基本上等于上述具有低电阻率的大块半导体的掺杂水平/浓度的区域)。在一些实施方式中，所述第一和第二掺杂区域可沿着所述结构的轴设置。在又一些实施方式中，所述第一和第二掺杂区域可沿着所述结构的横截面设置。所述第一和第二掺杂区域可具有相同或不同的孔性质，如孔径、孔隙率和孔取向。多掺杂结构可在第一和第二掺杂区域之间包含结(junction)或界面。多掺杂结构可用作半导体器件，如P-η结、二极管或晶体管。多孔和非多孔结构可通过许多方法制备。在一些实施方式中，多孔和非多孔结构的制备包括在基片表面上沉积多孔化或蚀刻辅助金属。多孔化/蚀刻辅助金属可以是金属。该金属可至少部分溶解于蚀刻溶液，形成含金属的蚀刻溶液。含金属的蚀刻溶液还可包含多孔化/蚀刻辅助金属离子和原子中的至少一种。多孔化/蚀刻辅助金属的例子包括贵金属，如银和金。在许多实施方式中，基片包含可化学蚀刻或可多孔化的半导体材料，如硅、锗、GaAs> InP、SiGe或GaP。在许多实施方式中，基片可以是单晶基片，如单晶娃基片或单晶错基片。在一些实施方式中，基片可以是N掺杂基片。在又一些实施方式中,基片可以是P掺杂基片。在一些实施方式中，基片可具有恒定的掺杂剂浓度，从而在其整个体积内具有恒定的电阻率。在一些实施方式中，基片可以是多掺杂基片。在一些实施方式中，多掺杂基片可具有多个(两个或更多个)掺杂区域，这些区域彼此至少有一种掺杂性质不同，如掺杂剂类型和掺杂水平或浓度。例如，基片可包括第一掺杂区域和第二掺杂区域，所述第二掺杂区域至少有一种掺杂性质不同于第一区域，所述性质选自掺杂剂类型和掺杂剂浓度或水平。第一和第二掺杂区域可沿基片的厚度设置，或者沿基片的表面设置。在一些实施方式中，多掺杂基片还可包含位于第一和第二掺杂区域之间的界面处的结。这种多掺杂基片可用来形成上面讨论的多掺杂结构。在一些实施方式中，电阻率恒定的基片，或者多掺杂基片的一个或多个掺杂区域，可以是低电阻率基片或区域，其电阻率小于0.02Q-cm。在又一些实施方式中，电阻率恒定的基片可以是闻电阻率基片，或者多惨杂基片的一个或多个惨杂区域可以是闻电阻率区域，其电阻率可大于0.02 Ω -cm,大于0.05 Ω -cm,大于0.1 Ω -cm,大于0.2 Ω -cm,大于 0.5 Ω -cm,大于1.0 Ω -cm,大于 2.0 Ω -cm,为 0.05-20 Ω -cm,为 0.1-20 Ω -cm,为0.2-20 Ω-cm,为 0.5-20 Ω-cm，为1.0-20 Ω-cm，为 0.05-12 Ω-cm，为 0.1-12 Ω-cm，为0.2-12 Ω -cm,为 0.5-12 Ω -cm,或为1.0-12 Ω -cm.
在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属可自多孔化/蚀刻辅助金属的溶液沉积在基片表面上，所述溶液可包含化合物如盐。例如，在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属可通过无电化学沉积法沉积。在又一些实施方式中，金属可通过电化学沉积法沉积。在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属可以纳米粒子的形式沉积。例如，在一些实施方式中，金粒子可自含HAuCl4的溶液沉积。在又一些实施方式中，银粒子可自含AgNO3的溶液沉积。在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属的纳米粒子可自包含这种纳米粒子的分散体沉积。例如，所述纳米粒子可自该分散体旋铸或滴铸。在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属可通过物理气相沉积技术沉积，如溅射、热蒸发或电子束蒸发。在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属可沉积为图案化层，所述图案化层可包含开口，使基片表面的一部分暴露出来。这种开口的横向尺寸可限定后面形成的多孔线的横截面的横向尺寸。图案化层可利用阴影掩模形成，所述阴影掩模可限定开口的横向尺寸。在一些实施方式中，多孔化/蚀刻辅助金属层可沉积在掩模上。在一些实施方式中，掩模可直接形成在基片表面上。在又一些实施方式中，掩模可在沉积的多孔化/蚀刻辅助金属源与基片表面之间形成，而不是直接形成在基片表面上。当例如利用物理气相沉积技术沉积多孔化/蚀刻辅助金属时，可采用这种设想。当直接在基片表面上形成掩模时，后面可去除掩模，也可不去除掩模。阴影掩模可通过各种技术形成。在许多实施方式中，用来形成阴影掩模的技术可以是微米平版印刷或纳米平版印刷技术，如光亥IJ、电子束平版印刷、纳米压印平版印刷、纳米粒子辅助平版印刷或蘸笔纳米平版印刷。在一些实施方式中，阴影掩模可包含介电材料，如氮化硅。在一些实施方式中，阴影掩模可包含一种或多种纳米粒子，所述纳米粒子可以是聚合物纳米粒子，如聚苯乙烯珠粒。在一些实施方式中，阴影掩模可包含图案化聚合物层，所述图案化聚合物层可以是自组装聚合物层。多孔化/蚀刻辅助金属层可通过各种技术沉积在阴影掩模上，包括化学技术如无电沉积和电化学沉积，以及物理技术如热蒸发、电子束蒸发和溅射。阴影掩模可除去，也可不除去。为了除去阴影掩模，可采用各种技术，所述技术可包括例如溶解、声波降解和剥离。例如，在一些实施方式中，可溶解掩模。使用的具体溶剂取决于掩模材料。例如，SiN掩模可用HF作溶剂除去。类似的，光刻胶掩模可利用有机溶剂如丙酮除去。类似的，甲苯可用来除去聚苯乙烯掩模。在一些实施方式中，掩模可通过声波降解除去(例如使用超声波)。在纳米粒子辅助光刻中，纳米粒子如纳米球可优选用声波降解除去。在一些实施方式中，可沉积多孔化/蚀刻辅助金属，作为使基片受蚀刻溶液作用的一部分，所述蚀刻溶液可包含HF ;氧化剂如H2O2或HNO3 ;或者多孔化/蚀刻辅助金属的化合物，所述化合物可以是例如HAuCl4或AgNO3。在其他一些实施方式中，将多孔化/蚀刻辅助金属沉积在基片表面上之后，可使基片受蚀刻溶液作用，所述蚀刻溶液至少可部分溶解多孔化/蚀刻辅助金属，形成含金属的多孔化/蚀刻溶液。蚀刻溶液可包含HF和氧化剂，所述氧化剂可以是例如H202。此外，蚀刻溶液还可包含水和任选的表面活性剂，所述表面活性剂可以是醇，如甲醇或乙醇。根据
(i)蚀刻溶液组分的浓度，(ii)基片的电阻率以及(iii)所用多孔化/蚀刻辅助金属的类型，受蚀刻溶液的作用可导致形成下列结构之一:a)实心(即非多孔)结构；b)多孔结构；c)多孔基片上的多孔结构；d)无结构的多孔基片；以及e)无结构的非多孔抛光基片。对于所用的具体的多孔化金属和基片电阻率，可对蚀刻溶液中的一种或多种组分如HF、氧化剂如H2O2和/或表面活性剂如乙醇的浓度加以选择，以有效产生所需的具体结构[从(a)到(e)]。为了确定这种有效浓度，可利用相图，如图8所不的娃晶片的相图。蚀刻溶液中一种或多种组分如氧化剂和表面活性剂的浓度也可用来调节所产生的多孔结构或结构的多孔区域的一种或多种孔性质，如孔径、孔隙率或孔取向。例如，在其他条件相同的情况下，与采用具有较低浓度的氧化剂的蚀刻溶液相比，采用具有较高浓度的氧化剂如H2O2的蚀刻溶液可得到更大的孔径和孔隙率。孔取向可通过改变多孔化速率(即在多孔结构或区域中形成孔的速率)与蚀刻速率(即在结构周围蚀刻出一部分基片的速率)的相对比例(这可通过改变例如溶液中的表面活性剂如乙醇的浓度来实现)来调节。在一些实施方式中，对于所用的具体的多孔化金属和基片电阻率，可对蚀刻溶液中一种或多种组分如HF、氧化剂如H2O2和/或表面活性剂如乙醇的浓度加以选择，以有效产生具有预先选定的孔性质的多孔结构或区域，所述孔性质是例如孔径、孔隙率和孔取向。为了确定这种有效的浓度，可以利用相图，如图8所不的娃晶片的相图。在一些实施方式中，蚀刻溶液的至少一种组分的浓度可在作用过程中变化。例如，具有多孔化/蚀刻辅助金属的基片可先受第一蚀刻溶液组合物作用，然后受第二蚀刻溶液组合物作用，所述第二蚀刻溶液组合物中至少有一种组分的浓度不同于第一蚀刻溶液组合物中该组分的浓度。例如，第一组合物和第二组合为可具有不同浓度的氧化剂如H2O2 ;不同浓度的表面活性剂如乙醇；或者氧化剂和表面活性剂的浓度都不同。改变蚀刻溶液中至少一种组分的浓度可导致沿着结构的长度形成两个彼此相邻的不同区域，这两个区域至少有一种孔性质不同，如孔径、孔隙率和孔取向。例如，浓度的改变可形成第一区域和第二区域，使得第二区域至少有一种孔性质不同于第一区域。在一些实施方式中，第一和第二区域均可为多孔区域。在又一些实施方式中，第一和第二区域中只有一个区域是多孔的，而另一个区域是非多孔的(即实心)。对于给定的金属和给定的电阻率，为了形成实心区域，可以采用适合形成实心线状结构的蚀刻溶液浓度。改变蚀刻溶液组成可产生具有图案化多孔性质的结构。改变蚀刻溶液组成可控制每个区域与一个或多个其他区域的相对位置。在一些实施方式中，可对多孔区域的孔表面进行修饰，例如进行化学和/或静电修饰。例如，在一些实施方式中，当结构包含硅时，其孔表面可利用例如氧等离子体氧化。例如，以下专利申请公开了多孔表面的各种修饰方法:美国专利申请公开第2008/0311182号、第 2008/0280140 号和第 2003/0114366 号；以及 PCT 申请第 PCT/US2009/000239 号。表面修饰可影响多孔结构或多孔区域的生物降解速率。形成多孔结构或区域之后，可用填充剂填充其孔，所述填充剂可以是例如分子或纳米粒子。例如，以下专利申请公开了将分子和纳米粒子填充到微米/纳米级多孔粒子中的方法:美国专利申请公开第2008/280140号和第2003/0114366号；以及PCT公开第W0/2008/0219082号和第W0/1999/53898号。当多孔结构包含一个以上的多孔区域时，一个多孔区域可填充第一填充剂，而另一个多孔区域可填充不同于第一填充剂的第二填充剂。例如，当多孔结构包括第一多孔区域和孔径小于第一区域的第二多孔区域时，可先用第一填充剂填充第一区域的孔，所述第一填充剂可包含尺寸大于第二区域的孔径但小于第一区域的孔径的粒子。然后，可用第二填充剂填充第二区域的孔。在一些实施方式中，多孔结构，包括长形多孔结构如多孔线状结构或多孔条带或带状结构，可由非多孔结构制备，其方法是使非多孔结构以无电方式受多孔化溶液作用。非多孔结构可如上文所述获得。多孔化溶液可包含HF ;氧化剂如H2O2 ;多孔化/蚀刻辅助金属的至少一种原子离子；以及任选的表面活性剂如乙醇。多孔化溶液还可包含多孔化/原子辅助金属的离子和/或原子。多孔化溶液可以是新新鲜的多孔化溶液或者用过的多孔化溶液(即前面在制备另一种多孔结构时用过的溶液)。应用
上述多孔和非多孔结构可具有许多应用。这种应用可包括但不限于:器件；如电光器件；传感器；太阳能电池；纳米机械器件；纳米线，如药物递送纳米针和条形码线；以及成像剂。特别地，对于上述多孔结构，应用可包括高表面积电极、可生物降解电路、热电器件、生物传感器、机电器件、药物递送载体(用于递送活性剂的载体，所述活性剂可以是治疗剂和/或成像剂)以及生物标记。在一些实施方式中，多孔结构可用于诸如超级电容器或光伏电池这样的装置。这种装置可从高表面积电极获得明显优势，因为这样的电极可增大分别用于电荷储存和收集的活性界面。在一些实施方式中，出于多种原因，硅多孔结构是优选的。例如，硅可能是用于收集电荷和增大活性界面的性能最佳的材料。同时，硅可缩短电荷在被收集前必须通过的特征长度。因此，申请人预期这种性质能得到改进的器件效率。因此，在更具体的实施方式中，本发明的多孔和非多孔结构是硅纳米线，如多层纳米孔硅线。在一些实施方式中，多孔结构阵列如硅多孔结构阵列可用作p-n结的两个部分中的至少一个部分，这可提高太阳能电池的效率。超级电容器依赖于电荷沿电极的分离。因此，多孔结构，如多孔硅结构，可以类似于目前的超级电容器装置中使用碳基材料(如活性炭、纳米管和石墨烯)的方式用于超级电容器装置，因为它们具有合适的电学性质和更高的表面积。在一些实施方式中，多孔结构如多孔硅结构可用于可生物降解电路。在一些实施方式中，整个可生物降解电路(即同时包括有源组件和无源组件)可包含多孔长形结构，如多孔硅结构。在某些实施方式中，这可通过以下过程完成:先在基片如硅晶片上进行电路布图，如平版印刷布图(例如光刻布图)，然后将图案化电路转移到可生物降解基片上。在又一些实施方式中，可生物降解电路可利用长形多孔结构，通过指导组装(guidedassembly)直接组装在可生物降解基片上。在一些实施方式中，可生物降解电路只有有源组件如结和晶体管可包含多孔硅结构。在这样的实施方式中，无源组件可包含薄金属层或片，或者不同于多孔结构中的可生物降解材料的可生物降解导电材料。在一些实施方式中，用于这种可生物降解电路的多孔结构可通过在基片(如硅晶片)上对所述结构进行布图[如平版印刷布图(例如光刻布图)]形成。随后，可将所述结构转移到可生物降解基片上。在又一些实施方式中，可生物降解电路可通过定向组装法组装在可生物降解基片上。在一些实施方式中，多孔结构可用于对外部环境更敏感的电子器件，如传感器。这种器件可利用多孔结构的高表面积。在一些实施方式中，所述器件中使用的多孔结构可生物降解，从而能将该器件用作可植入器件。所述敏感性更高的器件的特异性可通过调节孔径来调整，或者通过用标记试剂对孔表面进行官能化来调整，或者用这两种方法的组合进行调整。在一些实施方式中，所揭示的多孔结构可用于机电传感器件，所述器件可测量多孔结构的质量或机械性质的变化，所述变化与该结构同环境的相互作用有关。所述多孔结构的更大的表面积可带来高灵敏度和/或特异性，它们可这样调节:调节孔径和/或用标记试剂进行表面官能化，或者将这两种方法组合起来。由于其多孔属性、可生物降解性和生物相容性，本发明所揭示的多孔结构也可用来递送活性剂，如体内治疗剂和/或成像剂。通过沿着所述结构的轴控制一种或多种性质和控制表面官能化，可有差别地将活性剂送入所述结构的不同部位。这种控制还能调节所述结构的降解速率，从而调节活性剂的释放速率。在更多的具体实施方式
中，活性剂可以是抗癌剂。在其他实施方式中，活性剂可包在纳米粒子中。在一些实施方式中，所揭示的多孔结构可用作初级递送载体。在又一些实施方式中，所述多孔结构可用作多级递送体系各级中的一级，如美国专利申请公开第2008/031182号和 Tasciotti 等,Nature Nanotechnology,第 3 卷，第 151-158 页，2008 所述的多级递送体系。所述结构的光子特性(如光致发光性)使人们可以利用光学分析，通过观察光谱(例如反射光谱)中的偏移来确定结构的负载状态。在更具体的实施方式中，递送载体可用来治疗癌症或减小肿瘤尺寸。在一些实施方式中，由于能够沿着所述结构的轴调节其光子性质如光致发光性，所以可将其用作标记物。例如，借助识别部分与结构表面的共轭结合，可通过不褪色(non-bleaching)、可生物降解、可生物相容的标签进行贴标签和独特标记处理，所述共轭结合可通过清晰视场显微镜、荧光显微镜观察，或者同时用清晰视场显微镜和荧光显微镜观察。在一些实施方式中，所揭示的多孔结构可沿该结构的轴包含多个具有光子性质不同的区域，可用作条形码或指示器。本文所述的实施方式将通过以下工作实施例进一步说明，但所述实施方式绝不限于这些工作实施方式。工作实施例1由于硅纳米线的一维半导体属性及其机械性质带来奇异的特性，它们在许多领域得到深入研究，所述领域包括例如能量的生产和储存，柔性电子器件，以及生物医药。我们在这里说明了通过单晶硅的金属辅助蚀刻合成可生物降解的多孔硅纳米线，所述单晶硅的电阻率为0.0008-10 Ω-cm。我们表征了具有周期性变化的孔隙的单一多孔硅纳米链的多色反射和光致发光性。多孔纳米线的几何形状由纳米平版印刷限定。制作相图，用以描述不同纳米结构的合成与所用的金属、H2O2的浓度、乙醇的浓度和硅的电阻率的关系。我们还提出了机理，用来解释这些观察结果。结果证明，多孔硅纳米线可以是可生物降解的，其寿命可通过表面处理调整。多孔硅(PSi)的量子海绵结构引起广泛关注，因为它综合了量子约束效应η (上标是指后面参考文献清单中的编号)、对分子4_7和纳米粒子8’9的渗透性、能有效参与相互作用的大的内表面1(|，从而在非常广泛的领域中具有潜在应用。PSi的可生物降解性、生物相容性11和海绵状结构激发了可植入器件12’13、药物递送体系8’14_16和组织工程支架17_19领域的生物医学应用研究。PSi在红外到可见光区的可调光致发光性使人们有望开发出生物相容性不褪色荧光团，用于体外和体内生物标记8’2°，21。电化学蚀刻PSi的孔结构的规整性导致确定的吸收和发射波段。这种结果与染色或光化学蚀刻不同，染色或光化学蚀刻不能很好地保证对多孔结构的控制22’23。硅纳米线(即SiNW)在光伏器件24、能量储存25、纳米级电子器件26_28和柔性29电子器件领域得到深入研究。多孔硅3°和硅纳米线阵列31的多色发光在实现多用途光电器件方面引起极大关注。SiNW的一维结构和机械性质已经用于研究马达蛋白32。SiNW模板表面有助于理解细胞黏附机理33。人们已经开发出几种基于SiNW的生物传感器，用于监控葡萄糖34，检测多蛋白35，检测无标记DNA36，检测单病毒37和发现药物38。最近，氧化剂HF溶液中的金属辅助蚀刻作为既能获得多孔硅39，又能获得硅纳米线4°的方法出现。最近有人合成了SiNW分层超级结构，并用于实现二极管和晶体管41。就在我们开展本研究期间，有人报告了利用HF、H202和AgNO3溶液中的无电蚀刻，从低电阻率P型硅形成多孔硅纳米线(pNW)42，以及先在HF、H2O2溶液中进行无电蚀刻，然后在HF和AgNO3溶液中沉积Ag纳米粒子，从而合成pNW43。迄今为止，尚无人报告由电阻率更高的硅形成pNW，或者控制纳米线的几何形状和孔结构。在本研究中，我们利用金属辅助无电蚀刻法合成多层多孔硅纳米线。每层的特征孔径与具体的UV-可见光吸收和发射光谱有关，以产生多色纳米链。利用依赖于层的孔径，通过量子点(Q点)的差别性负载提高多色荧光。我们证明能够制造多孔硅一维纳米结构，所述纳米结构具有由平版印刷限定的几何形状。我们制作了相同，用来说明所用的金属纳米粒子、蚀刻溶液的组成、Si的掺杂类型和浓度对所得硅纳米结构的影响，所述硅纳米结构是:实心纳米线、多孔纳米线、多孔硅膜上的多孔纳米线、多孔硅膜和抛光表面。我们证明，多孔硅纳米线溶解于模拟的生理条件，其溶解速率可通过表面官能化控制。多孔硅纳米链通过沿着纳米线的主轴周期性地改变孔隙率合成了多色光致发光多孔硅纳米链(或条形码纳米线)(图la)。每个链节的颜色-光致发光特性由其孔隙率决定。孔隙率通过2.9M HF水溶液中随时间变化的过氧化氢浓度来调节；H202浓度越高，则孔隙率越高，孔越大，如N2吸附/脱附等温线所示。分别按照布伦纳-埃米特-特勒(BET)分析法和巴雷特-乔伊纳-哈伦达(BJH)法测量，在0.1M H2O2中蚀刻的电阻率〈0.005 Ω -cm的p型硅晶片得到47%的孔隙率和6.1nm的峰值孔径。然而，在0.2M H2O2中蚀刻的相同基片得到66%的孔隙率和11.4nm的孔(图2)。扫描电子显微镜(SEM)分析显示，链节间的孔隙率转变发生在几纳米范围内，表明对H2O2浓度变化的响应迅速(图la，还有图3)。由于与每个链节相关的反射光谱不同(图ld)，双色纳米链在(3200K卤素灯的)白光下出现在空间变化的清晰可辨的颜色。合成纳米链的多色光致发光通过光致发光分光计测量。分析了悬浮在异丙醇中的低孔隙率纳米线(在含0.05M H2O2的溶液中合成)、高孔隙率纳米线(0.2M H2O2)和双色纳米链(六个低孔隙率、高孔隙率交替的链节)的光致发光性。低孔隙率纳米线具有中心在450nm的宽发射峰，而高孔隙率纳米线具有中心在540nm的类似的峰(图lc)。不受理论限制，可以预见，纳米链的光致发光是低孔隙率链节和高孔隙率链节各自独特的空间贡献的叠加。实际上，纳米链的光致发光光谱与高孔隙率纳米线和低孔隙率纳米线各自的光谱的叠加相一致(图lc)。此外,对双色纳米链在458nm激光下的共焦显微镜分析显示出分别与高孔隙率链节和低孔隙率链节相一致的交替暗场和明场(图lb)。已知多孔硅光致发光量子效率低44，应用于背景噪声较高的环境时可能不够。另夕卜，多孔硅纳米线的吸收波段可能落在UV范围内[图3，高孔隙率纳米线的吸收光谱(0.2MH2O2)]。这又会限制它们的实际应用。通过在纳米链的孔中有差别地填充Q点，得到了高效多色荧光纳米链(图le)。将裸CdSe红色Q点(6.6nm直径，633nm发射)和黄色Q点(3.3nm直径，560nm发射)填充到纳米链的孔中。填充型纳米链的光谱显示出两个尖锐的峰，其中心位于与Q点有关的发射波长处(图1f)。三通道共焦荧光显微镜分析显示，较大的红色Q点仅填充到大孔、高孔隙率链节中，而较小的黄色Q点几乎全部填充到小孔、低孔隙率链节中，得到高效荧光双色纳米链(图 le)。图案化多孔硅纳米链虽然自HF-金属盐溶液简单沉积沉积可以方便地合成多孔硅纳米线，但它无法保证对纳米线形状、尺寸和阵列密度的控制。可对于实际应用，如集成光学传感系统来说，需要严格控制多孔硅纳米结构的几何形状。纳米平版印刷工艺与多孔纳米线的两步金属辅助合成结合起来。利用纳米球平版印刷和光刻法说明对多孔功能纳米结构的几何形状的控制。纳米球平版印刷提供了控制纳米柱直径的简便、廉价的方法。光刻法保证了对纳米多孔结构的位置、密度、形状和尺寸的控制(图7)。将纳米球光刻法与形成纳米链的能力相结合，形成了多节纳米柱(图5)。多孔硅纳米线的生物降解为了探究多孔硅纳米线和纳米链是否足以构成可生物降解电路的构造单元，在模拟生理条件下研究了纳米线的性质。在磷酸盐缓冲盐水中将纳米线放置长达96小时，通过扫描电镜进行分析(图6)。我们观察到，初合成的〈0.005 Ω-cm多孔硅纳米线在24小时内完全降解，经过氧等离子体氧化的相同纳米线在72小时内降解。这表明表面官能化影响降解速率。相反，0.01-0.02 Ω-cm非多孔纳米线在96小时的实验时间内没有发生明显降解。PNW的厚度逐渐减小，但没有明显缩短，并且其自动弯曲表明，它们随时间变化而变得更柔软(图6，多孔SiNW，48小时)。孔径随时间增大，与降解速率一致。初合成的多孔硅纳米线的孔径在16小时内增加一倍以上，而经过氧化的纳米线的孔径直到48小时也没有出现可察觉出的增加。硅纳米结构的形成利用硅的金属辅助蚀刻合成了其形貌取决于几个关键工艺参数的纳米结构。图7显示了由硅的Au和Ag辅助蚀刻得到的五种不同形貌的SEM显微图:实心纳米线(图7a，sNW)、多孔纳米线(图7b，pNW)、多孔硅膜顶部的多孔纳米线(图7c-d，pNW+PS)、多孔硅膜(图7e，PS)和抛光硅表面(图7f)。控制所得形貌的关键参数是硅的电阻率、H2O2浓度、所用的金属和表面活性剂(乙醇)的浓度。HF的浓度仅影响蚀刻速率。一系列相图(图8)显示了控制参数的影响。相图显示了从sNW到pNW,再到pNW+PS,再到PS (当存在时)，再到抛光表面的非常清晰、平缓的形貌转变序列。低电阻率基片在比相应的高电阻率基片更低的H2O2浓度下转变到每个后继形貌状态。〈0.005 Ω -Cm基片仅在低于0.03M的H2O2浓度下形成sNW，而0.0008-0.001 Ω-cm基片在所检验的任何条件下均未形成sNW，而是在低H2O2浓度下，在多孔硅上形成非常柔软的薄意大利面状pNW (图7d)。这些意大利面状PNW的壁与下面多孔层的壁相一致。在与采用η型硅相当的条件下获得了这些相同的纳米结构，表明掺杂类型对于确定可获得的纳米结构的类型没有重要影响。固定其他参数，增加硅的电阻率导致形貌相图由sNW平缓转变到抛光表面(图8a, b，e)。当增加蚀刻溶液中H2O2的浓度而其他参数固定不变时，同样观察到sNW到抛光表面的平缓转变(图8a，b)。随着H2O2增加，多孔纳米线的横截面的直径减小，直到它与下面的多孔硅壁的厚度相同。进一步增加H2O2浓度，导致SiNW消失，得到PS或抛光表面。H2O2的浓度和硅的导电性还与多孔纳米线的平均孔径和孔隙率正相关(图2)。SEM分析显示，越薄的纳米线和孔越大的纳米线越容易自动弯曲，表明弯曲模数越小。所用的贵金属影响形貌转变边界。对于电阻率高达1-10 Ω-cm的基片，Au辅助蚀刻形成多孔结构，而Ag仅形成最高达0.1-0.2 Ω -cm的多孔结构。形成pNW的相空间区域对Au来说比对Ag来说更宽。此外,用Au比用Ag更不容易出现表面抛光。此外，出现任何基于Au的表面抛光的H2O2浓度高于基于Ag的表面抛光的H2O2浓度。加入乙醇(以改善硅表面上水基溶液的浸润性)之后，再次观察到从sNW到抛光表面的平缓依序转变。这可通过pNW+PS与抛光相之间PS形貌相的存在来表征(图8e)。SiNW蚀刻速率与0.0008-0.001 Ω-cm至1-10 Ω-cm基片的电阻率正相关(图8c)。蚀刻速率与从0.05M至0.8M的H2O2浓度正相关(图8d)。增加乙醇浓度反而会降低SiNW蚀刻速率(图8f )。对于Au和Ag来说，蚀刻速率在所有情况下都相当。蚀刻速率随乙醇增加而减小，再加上蚀刻速率随基片电阻率减小而减小，解释了对于电阻率小于0.01-0.02 Ω -cm的基片，为什么观察到在较高的乙醇浓度下不存在PNW而形成PS。观察到pNW与pNW+PS的多孔结构存在显著差异(图9)。pNW孔从SiNW壁的侧面朝着其主轴生长(图9a)。然而，pNW+PS孔沿着SiNW蚀刻方向，平行于SiNW壁生长(图9b)。此外，孔以连续结构的形式从PNW层延伸到下面的PS层中。放大的纳米线图案呈现了与PNW壁正交的多孔结构的演变过程(5 μ m圆形阵列，图10)。这些图案显示，pNW与pNW+PS之间的多孔结构差异可能是不同形成机理造成的。多孔化速率比SiNW蚀刻速率慢是实心或部分多孔化的SiNW的特征，导致SiNW壁在通过金属纳米粒子辅助蚀刻形成后发生多孔化(图9a，C)。多孔化速率与SiNW蚀刻速率相匹配是pNW的特征(图7b)。相反，多孔化速率比SiNW蚀刻速率快是pNW+PS的特征，结果形成多孔硅层，所述多孔硅层接着在金属纳米粒子的作用下被部分蚀刻成SiNW (图9b，d)。最近提出的一个模型表明，初级沉积金属纳米粒子(NP)可催化利用两步金属辅助蚀刻形成纳米线的过程，而初级纳米粒子散落的离子聚集而成的次级纳米粒子可催化多孔化过程43。尽管本发明不受 操作理论限制，但本发明的结果似乎不支持上面提出的模型，而是可能暗示了一种替代性假设，即初级纳米粒子(NP)可催化SiNW的形成过程，而溶液中的金属离子可催化多孔化过程，并没有形成次级NP。对此假设的支持可来自以下观察结果:SEM或TEM分析没有在SiNW的孔中或者在多孔层底部检测到金属NP。此外，由于pNW+PS中所有可检测到的NP均聚集在纳米线与多孔层之间的界面处，它们似乎不大可能是形成PS层的催化剂(图7c-e，图％)。另外，将空白晶片放入与曾经沉积的金属相同的溶液中时，观察到空白晶片上形成多孔硅层，无论在金属辅助蚀刻期间还是在金属辅助蚀刻完成之后，空白晶片上都没有任何可检测到的金属NP。然而，仅在电解质溶液中，空白晶片上没有发生多孔化(图11)。在此模型的框架内，所得到的不同形貌可利用决定多孔化速率的离子相对催化活性(Ci)和决定SiNW蚀刻速率的纳米粒子催化活性(Cn)解释。Ci和Cn可分别利用多孔化速率(Vp)和
SiNW蚀刻速率(^)下操作性定义:
^Δαγ C| = Vp =社'Ca -Vb=^-式中八1￡)是在多孔化时间Atp内形成的多孔层的厚度，Axs是在蚀刻时间Ats内得到的纳米线的长度(图6c，d)。那么，催化活性比(Ctl)可定义为
权利要求
1. 一种包含多孔物体的结构，所述多孔物体包含:(i)第一区域；以及( )沿着所述物体的轴邻近所述第一区域的第二区域，其中所述第一区域具有至少一种不同于所述第二区域的孔性质，所述性质选自孔径、孔隙率和孔取向，以及其中所述物体具有基本上垂直于所述轴的横截面，所述横截面具有至少一个不超过5 μ m的横向尺寸，所述物体的纵横比不小于4。
2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述多孔物体是多孔半导体。
3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，所述多孔物体是硅多孔线、条带或带。
4.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述物体的横截面具有至少一个不超过Iym的横向尺寸。
5.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述物体的横向尺寸不超过500nm。
6.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述物体的纵横比不小于10。
7.如权利要求6所述的结构，其特征在于，所述物体的纵横比不小于20。
8.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域各自是多孔区域。
9.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一区域的孔径和所述第二区域的孔径各自小于IOOnm。
10.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一区域的孔径不同于所述第二区域的孔径。
11.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一区域与所述第二区域之间的转变区域沿着所述物体的轴的长度小于10nm。
12.如权利要求1所述的结构，其特征在于，在所述第一区域的孔内包含第一填充物。
13.如权利要求12所述的结构，其特征在于，所述第一填充物包含纳米粒子。
14.如权利要求13所述的结构，其特征在于，所述纳米粒子包含量子点。
15.如权利要求12所述的结构，其特征在于，还在所述第二区域的孔内包含第二填充物。
16.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域中的至少一个区域是可生物降解区域。
17.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述物体是可生物降解物体。
18.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构还包含多孔物体阵列，每个物体包含:(i)第一区域；以及(ii)沿着所述物体的轴邻近所述第一区域的第二区域，其中所述第一区域具有至少一种不同于所述第二区域的孔性质，所述性质选自孔径、孔隙率和孔取向。
19.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述物体的横截面具有矩形形状或圆形形状。
20.一种包含多孔物体的结构，所述多孔物体包含:(i)高电阻率硅；以及(ii)基本上垂直于所述物体的轴的横截面，其中所述横截面具有不超过5μm的横向尺寸，以及其中所述物体的纵横比不小于4。
21.如权利要求20所述的结构，其特征在于，所述物体的横向尺寸不超过500nm。
22.如权利要求20所述的结构，其特征在于，所述物体的纵横比不小于10。
23.如权利要求22所述的结构，其特征在于，所述物体的纵横比不小于20。
24.如权利要求20所述的结构，其特征在于，所述物体的孔径不超过l00nm。
25.如权利要求20所述的结构，其特征在于，所述物体是可生物降解物体。
26.如权利要求20所述的结构，其特征在于，所述结构还包含基片，其中所述物体设置在所述基片上。
27.如权利要求26所述的结构，其特征在于，所述基片是多孔基片。
28.如权利要求20所述的结构，其特征在于，所述物体的横截面具有矩形形状或圆形形状。
29.—种制备多孔物体的方法，包括:(i)获得可蚀刻基片；( )在基片表面上形成图案化的多孔化辅助金属层，所述金属层具有至少一个开口 ；以及(iii)使所述基片受蚀刻溶液作用，其中，所述蚀刻溶液将所述图案化的多孔化辅助层溶解，形成含金属的蚀刻溶液，以及其中所述含金属的蚀刻溶液使基片的第一部分多孔化，并蚀刻出所述基片的第二部分，形成具有由开口限定的横截面的多孔物体。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述基片是硅基片。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述基片具有均匀的掺杂水平。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述硅基片的电阻率大于0.02Ω
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述基片包含第一掺杂区域和第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域至少有一种性质不同，所述性质选自掺杂剂类型和掺杂剂浓度，以及其中所形成的物体包含由所述基片的第一掺杂区域形成的第一掺杂区域，以及由所述基片的第二掺杂区域形成的第二掺杂区域。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所形成的物体在所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域之间包含结。
35.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述形成步骤包括:使用阴影掩模，所述阴影掩模限定所述开口的横截面；以及在所述阴影掩模上沉积多孔化辅助金属层。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述形成步骤还包括在所述基片表面上沉积阴影掩模。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述方法还包括除去模板掩模，形成图案化的多孔化辅助金属层。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述形成所述模板掩模的步骤通过微米平版印刷或纳米平版印刷进行。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述形成所述模板掩模的步骤通过纳米粒子辅助图案化进行。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述形成所述模板掩模的步骤通过光刻进行。
41.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述在模板掩模上沉积多孔化辅助金属层的步骤包括通过无电化学方法沉积多孔化辅助金属。
42.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述在模板掩模上沉积多孔化辅助金属层的步骤包括通过电化学方法沉积多孔化辅助金属。
43.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述在模板掩模上沉积多孔化辅助金属层的步骤包括通过物理气相沉积法沉积多孔化辅助金属。
44.如权利要求35所述的方法,其特征在于,所述模板掩模包含介电材料。
45.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述介电材料是氮化硅。
46.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述模板掩模包含自组装聚合物层。
47.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述图案化的多孔化辅助金属包含贵金属。
48.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述图案化层的厚度小于50nm。
49.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述开口具有至少一个不超过5μ m的横向尺寸。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述开口具有至少一个不超过2μ m的横向尺寸。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述开口具有至少一个不超过0.5 μ m的横向尺寸。
52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述开口具有至少一个不超过0.2 μ m的横向尺寸。
53.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述开口具有圆形或矩形形状。
54.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述蚀刻溶液包含HF和氧化剂。
55.如权利要求54所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是H202。
56.如权利要求54所述的方法，其特征在于，所述溶液还包含表面活性剂。
57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂是乙醇。
58.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:选择至少一个参数，所述参数选自所述多孔物体的孔径、孔隙率和孔取向，其中所述选择通过选择所述蚀刻溶液中对所选至少一个参数有效果的组分的一种或多种浓度进行，以及其中所述选择在所述受蚀刻溶液作用之前进行。
59.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述受蚀刻溶液作用的步骤包括:(a)使所述基片受第一蚀刻溶液作用，形成所述物体的第一区域；以及(b)使所述基片受第二蚀刻溶液作用，形成所述物体的第二区域，其中所述第二区域沿着所述物体的轴邻近所述第一区域，以及其中所述第二区域具有至少一种不同于所述第一区域的孔性质，其中所述性质选自孔径、孔隙率和孔取向。
60.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述图案化的多孔化辅助金属层具有多个开口，所述受蚀刻溶液作用的步骤形成多个多孔物体。
61.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述多孔物体的孔中填充第一填充物。
62.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述方法还包括修饰所形成的多孔物体的孔表面。
63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，所述修饰步骤导致所述多孔物体的生物降解时间增加。
64.—种形成多孔物体的方法，包括:(i)获得可蚀刻半导体基片；(ii)在所述基片表面上沉积多孔化辅助金属；以及(iii)随后使所述基片受第一蚀刻溶液和第二蚀刻溶液作用，分别形成多孔物体的第一区域和第二区域，其中所述受蚀刻溶液作用的步骤使所述蚀刻辅助金属溶解于所述第一和第二蚀刻溶液当中的至少一种蚀刻溶液里，形成含金属的蚀刻溶液，其中所述含金属的蚀刻溶液使所述基片的一部分多孔化，以及其中所述第二区域沿着所述物体的轴邻近所述第一区域，并具有至少一种不同于所述第一区域的孔性质，其中所述性质选自孔径、孔隙率和孔取向。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述基片是硅基片。
66.如权利要求65所述的方法,其特征在于,所述娃基片的电阻率大于0.02 Ω.cm。
67.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤通过无电化学方法进行。
68.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤通过电化学方法进行。
69.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤包括沉积多孔化辅助金属的纳米粒子。
70.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤包括通过物理气相沉积法沉积。
71.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述多孔化辅助金属包含贵金属。
72.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述第一和第二蚀刻溶液各自包含HF、氧化剂和任选的表面活性剂，以及其中所述第一溶液里的HF、氧化剂和任选的表面活性剂当中至少一种组分的浓度不同于所述第二溶液里的相应浓度。
73.如权利要求72所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是H2O2,所述第一溶液里H2O2的浓度不同于所述第二溶液里H2O2的浓度。
74.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域是多孔区域。
75.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第一区域的孔中填充第一填充物。
76.如权利要求75所述的方法，其特征在于，所述第一填充物包含纳米粒子。
77.如权利要求76所述的方法，其特征在于，所述第一填充物包含量子点。
78.如权利要求75所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第二区域的孔中填充第二填充物。
79.—种制备多孔物体的方法，包括:(i)获得电阻率高于0.02 Ω.cm的硅基片；( )在所述基片表面上沉积多孔化辅助金属；以及(iii)随后使所述基片受蚀刻溶液作用，其中所述蚀刻溶液包含HF和氧化剂，其中HF和氧化剂的浓度水平可有效形成多孔物体。
80.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述硅基片的电阻率大于0.1 Ω
81.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤通过无电化学方法进行。
82.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤通过电化学方法进行。
83.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述沉积多孔化辅助金属的步骤包括沉积多孔化辅助金属的纳米粒子。
84.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述沉积步骤包括在阴影掩模上沉积多孔化辅助金属层。
85.如权利要求84所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述基片表面上形成阴影掩模。
86.如权利要求85所述的方法，其特征在于，所述方法还包括除去模板掩模，形成图案化的多孔化辅助金属层。
87.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述多孔化辅助金属包含贵金属。
88.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是H202。
89.如权利要求79所述的方法，其特征在于，所述蚀刻溶液还包含表面活性剂。
90.如权利要求89所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂是乙醇。
91.一种制备多孔物体的方法，包括:(i)获得非多孔物体，所述物体具有基本上垂直于所述物体的轴的横截面，其中所述横截面具有至少一个不超过5 μ m的横向尺寸，以及其中所述物体的纵横比至少为4 ;以及(ii)通过无电路径由所述非多孔物体形成多孔物体，其中所述形成步骤包括使所述非多孔物体受多孔化溶液作用，所述多孔化溶液包含:有效浓度的HF，氧化剂，以及多孔化辅助金属的离子和原子中的至少一种。
92.如权利要求91所述的方法，其特征在于，所述获得非多孔物体的步骤包括获得可蚀刻基片，由所述基片形成所述非多孔物体。
93.如权利要求91所述的方法，其特征在于，所述形成步骤包括在基片表面上沉积蚀刻辅助金属，使所述基片受蚀刻溶液作用，所述蚀刻溶液溶解所述蚀刻辅助金属，形成含金属的蚀刻溶液，所述含金属的蚀刻溶液蚀刻掉所述基片的一部分，形成非多孔物体。
94.如权利要求91所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是H202。
95.一种制备多掺杂结构的方法，包括:(i)获得半导体基片，所述半导体基片包含第一掺杂区域和第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域在掺杂剂类型和掺杂剂浓度当中的至少一个参数上不同；以及(ii)形成多掺杂结构，所述多掺杂结构具有基本上垂直于所述结构的轴的横截面，其中所述横截面具有至少一个不超过5 μ m的横向尺寸，以及其中所述结构包含由所述基片的第一掺杂区域形成的第一掺杂区域，以及由所述基片的第二掺杂区域形成的第二掺杂区域。
96.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述半导体基片包含硅。
97.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述形成多掺杂结构的步骤包括:在基片表面上沉积蚀刻辅助金属，使所述基片受蚀刻溶液作用，其中所述蚀刻溶液溶解所述蚀刻辅助金属，形成含金属的蚀刻溶液，其中所述含金属的蚀刻溶液蚀刻掉所述基片的一部分，形成所述结构。
98.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述结构的纵横比至少为4。
99.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述结构是非多孔结构。
100.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述结构包含至少一个多孔区域。
101.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述蚀刻辅助金属包含至少一种贵金属。
102.如权利要求95所述的方法，其特征在于，所述蚀刻溶液包含HF和氧化剂。
103.如权利要求102所述的方法，其特征在于，所述氧化剂是H202。
104.一种包含半导体多孔线物体的结构，所述物体包含:(i)第一掺杂区域；以及( )第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域与所述第一掺杂区域在掺杂剂类型和掺杂剂浓度当中的至少一个参数上不同，其中所述物体具有基本上垂直于所述线的轴的横截面，以及其中所述横截面具有至少一个不超过5 μ m的横向尺寸。
105.如权利要求104所述的结构，其特征在于，所述线是硅多孔线。
106.如权利要求104所述的结构，其特征在于，所述物体的纵横比至少为4。
107.如权利要求104所述的结构，其特征在于，所述线在所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域之间包含结。
108.一种结构，包含:一种多孔物体，所述多孔物体具有轴和基本上垂直于所述轴的横截面，其中所述横截面的横向尺寸不超过I μ m，以及其中所述物体的纵横比不小于2。
109.如权利要求108所述的结构，其特征在于，所述结构是硅多孔线。
全文摘要
本发明公开了各种微米级和纳米级多孔及非多孔线状结构。例如，本发明公开的结构包含多孔物体，所述多孔物体包含(i)第一区域；以及(ii)沿着所述物体的轴邻近所述第一区域的第二区域，其中所述第一区域具有至少一种不同于第二区域的孔性质。本发明还公开了包括以下内容的结构(i)高电阻率硅；以及(ii)基本上垂直于该物体的轴的横截面。本发明还公开了制备和使用这种结构的方法。例如，本发明提供了通过以下步骤制备多孔物体的方法(i)获得可蚀刻基片；(ii)在基片表面上形成图案化的多孔化辅助金属层，该金属层具有至少一个开口；以及(iii)随后使基片受第一蚀刻溶液和第二蚀刻溶液作用，分别形成多孔物体的第一区域和第二区域。
文档编号H01L21/306GK103081107SQ201180023164
公开日2013年5月1日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者M·费拉里, X·刘, C·基亚皮尼, J·R·法侯瑞 申请人:得克萨斯州大学系统董事会