专利名称：一种控制硅纳米线生长长度的方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料制备技术领域，特别是一种用水浴加热来控制硅纳米线生长长度的方法。
背景技术：
在最近的几十年里，低维纳米结构材料的制备、表征和应用已经引起人们极大关注，而硅纳米线材料更是因为具有与传统集成电路工艺的兼容性以及相比体硅材料所显现出特有的量子限制效应、量子隧穿效应、库伦阻塞效应、高表面活性等独特的光学和电学特性，成为制备微纳电子器件最理想的材料之一，是当前纳米技术领域的研究热点问题。用一维硅纳米线制备电子器件时，硅纳米线的长宽比是决定器件的集成度、器件性能等的重要原因之一。由于硅纳米线的直径在20nm-200nm之间不易控制，因此控制硅纳米线的生长长度是制作长宽比可控的硅纳米线的主要方法。目前用来大规模生长硅纳米线的方法是利用湿法腐蚀工艺。此法成本低廉，操作简单。目前此法控制硅纳米线的长度主要途径是控制反应时间。但在较长反应时间下硅纳米线易倒伏，所生长的纳米线阵列不整齐，不利于大长宽比硅纳米线的生长。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷和市场需求，提供一种简单的水浴加热来控制硅纳米线生长长度的方法，以解决现有湿法腐蚀制备硅纳米线中所存在的不易生成大长宽比硅纳米线的问题。实现本发明目的的具体技术方案是
一种控制硅纳米线生长长度的方法，它包括以下具体步骤
a、取N型100晶向、尺寸为0.5 Icm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清
洗；
b、配置刻蚀剂刻蚀剂的成分配比为35mmol/L的硝酸银和浓度为20%的氢氟酸的混合溶液；其中氢氟酸和去离子水的体积比为1 4;
c、将水浴锅温度设定为20 70°C，将盛有刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中，其中硅片反应面积每cm2至少配置30ml刻蚀剂；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液反应30秒，去除硅片表面的银， 再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有不同长度的硅纳米线。与现有技术相比，本发明用水浴加热控制硅 纳米线生长长度的方法既能够生长出大长宽比的硅纳米线，又能保证硅纳米线阵列的均勻排布，而且生长时间短、工艺简单可靠、成本低、可批量生产。为制备以不同长宽比硅纳米线为基础的纳米器件奠定了基础。
图1为N型硅纳米线在不同水浴温度下生长1小时后长度的SEM图； 图2为N型硅纳米线生长长度和温度的关系曲线图。
具体实施例方式下面结 合附图和实施例对本发明作进一步详细、完整的说明 实施例1
a、取N型100晶向、尺寸为0.5X0. 5cm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清
洗；
b、称量AgNO30. 595g,将其溶于50ml去离子水中，超声振荡使其充分溶解，得硝酸银溶液；将该配置好的硝酸银溶液与浓度为40%的氢氟酸溶液按体积比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蚀剂；
c、将水浴锅温度设定为20°C，将盛有上述刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有一定长度的硅纳米线，见图1-a。实施例2
a、取N型100晶向、尺寸为IXIcm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清洗；
b、称量AgNO30. 595g,将其溶于50ml去离子水中，超声振荡使其充分溶解，得硝酸银溶液；将该配置好的硝酸银溶液与浓度为40%的氢氟酸溶液按体积比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蚀剂；
c、将水浴锅温度设定为30°C，将盛有上述刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有一定长度的硅纳米线，见图l_b。实施例3
a、取N型100晶向、尺寸为0.7X0. 7cm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清
洗；
b、称量AgNO30. 595g,将其溶于50ml去离子水中，超声振荡使其充分溶解，得硝酸银溶液；将该配置好的硝酸银溶液与浓度为40%的氢氟酸溶液按体积比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蚀剂；
c、将水浴锅温度设定为40°C，将盛有上述刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的的双面抛光硅片置入塑料反应器中；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有一定长度的硅纳米线，见图1-C。实施例4
a、取N型100晶向、尺寸为0.8X0.8cm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清
洗；
b、称量AgNO30. 595g,将其溶于50ml去离子水中，超声振荡使其充分溶解，得硝酸银溶液；将该配置好的硝酸银溶液与浓度为40%的氢氟酸溶液按体积比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蚀剂；
c、将水浴锅温度设定为50°C，将盛有上述刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有一定长度的硅纳米线，见图ι-d。实施例5
a、取N型100晶向、尺寸为IXIcm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清洗；
b、称量AgNO30. 595g,将其溶于50ml去离子水中，超声振荡使其充分溶解，得硝酸银溶液；将该配置好的硝酸银溶液与浓度为40%的氢氟酸溶液按体积比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蚀剂；
c、将水浴锅温度设定为60°C，将盛有上述刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有一定长度的硅纳米线，见图l_e。实施例6
a、取N型100晶向、尺寸为0.5X0. 5cm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清
洗；
b、称量AgNO30. 595g,将其溶于50ml去离子水中，超声振荡使其充分溶解，得硝酸银溶液；将该配置好的硝酸银溶液与浓度为40%的氢氟酸溶液按体积比1 1的比例混合均勻，得IOOml的刻蚀剂；
c、将水浴锅温度设定为70°C，将盛有上述刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中；
d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有一定长度的硅纳米线，见图l_f。本发明利用水浴锅加热可以稳定方便地控制硅纳米线的生长温度，而通过总结出的生长温度和生长长度的关系便可方便地通过控制温度来控制硅纳米线的生长长度，进而达到控制硅纳米线宽长比的目的。为制备以不同长宽比硅纳米线为基础的纳米器件奠定了 ■石出。
权利要求
1. 一种控制硅纳米线生长长度的方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤a、取N型100晶向、尺寸为0.5 Icm双面抛光硅片，采用RCA标准清洗流程进行清洗；b、配置刻蚀剂刻蚀剂的成分配比为35mmol/L的硝酸银和浓度为20%的氢氟酸的混合溶液；其中氢氟酸和去离子水的体积比为1 4;c、将水浴锅温度设定为20 70°C，将盛有刻蚀剂溶液的塑料反应器放入水浴锅中，待温度稳定时将清洗后的双面抛光硅片置入塑料反应器中，其中硅片反应面积每cm2至少配置30ml刻蚀剂；d、反应1小时后取出，放入浓度为65 68%的硝酸溶液中反应30秒，去除硅片表面的银，再用去离子水清洗，室温下晾干，在硅片上生长有不同长度的硅纳米线。
全文摘要
本发明公开了一种控制硅纳米线生长长度的方法，该方法使用水浴锅加热控制硅纳米线生长温度，通过控制温度来控制纳米线生长的长度。以解决现有湿法腐蚀制备硅纳米线中所存在的不易生成大长宽比硅纳米线的问题。且工艺简单可靠、成本低、可批量生产，为制备以不同长宽比硅纳米线为基础的纳米器件奠定了基础。
文档编号C23F1/24GK102181939SQ20111007359
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者于江江, 侯慧娜, 刘春冉, 刘艳丽, 张健, 王志亮, 郑小东, 陈云, 马殿飞 申请人:华东师范大学