专利名称：一种合成纳米硅线阵列的方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米材料的制备方法，尤其涉及一种纳米硅线阵列的合成方法，属于纳米材料的制备与应用技术领域。
本发明提出的一种合成纳米硅线阵列的方法，其特征在于该方法是将单晶硅片置入氢氟酸和硝酸银配制的反应溶液中在密闭的反应釜中直接合成纳米硅线，其制备方法依次包括以下步骤(1)配制反应溶液，溶液由(0.2-15)mol/L氢氟酸和(0.005-0.10)mol/L硝酸银组成；
(2)将经过清洗液超声清洗过的硅片浸入盛有上述配制的反应溶液的水热釜中，封釜，装满度为60-90％；(3)将上述水热釜放入烘箱，在30-80℃处理30-150分钟；(4)取出釜并待釜冷却后，取出硅片，经去离子水清洗后，自然晾干，即为本发明的纳米硅线阵列。
在本制备方法中，步骤(1)也可加入(0.02-0.10)mol/L硝酸镍。
利用本发明的方法合成纳米硅线阵列，其生长机制明显与现有的硅线生长机制不同，制备条件简单，不需要高温，不需要复杂设备，因而大大降低了制备的成本。
图2为本发明实施例的纳米硅线透射电镜微结构图。
图3为为本发明实施例的样品表面大面积硅线阵列的典型扫描电镜显微图。
本制备方法采用了新的纳米硅线生长机制，在30-80℃的水溶液中，在简单清洗过的单晶硅片衬底上直接一步合成出了大面积纳米硅线阵列。另外，本制备方法中加入了氢氟酸和硝酸银，其作用是为了产生纳米硅线，硝酸镍则对纳米硅线阵列起到了改善作用。
实施例1首先将配制含有5mol/l氢氟酸，0.02mol/l硝酸银和0.08mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理60分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例2首先将配制含有5mol/l氢氟酸，0.10mol/l硝酸银和0.06mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理60分钟，，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例3首先将配制含有5mol/l氢氟酸和0.01mol/l硝酸银的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理60分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例4首先将配制含有5mol/l氢氟酸，0.01mol/l硝酸银和0.04mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为90％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在30℃处理60分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例5首先将配制含有5mol/l氢氟酸，0.02mol/l硝酸银和0.08mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理150分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例6首先将配制含有5mol/l氢氟酸，0.02mol/l硝酸银和0.08mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理30分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例7首先将配制含有5mol/l氢氟酸，0.02mol/l硝酸银和0.08mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在80℃处理60分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例8首先将配制含有10mol/l氢氟酸，0.01mol/l硝酸银和0.04mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为60％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理60分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例9首先将配制含有10mol/l氢氟酸和0.5mol/l硝酸银的反应溶液装入水热釜中，装满度为60％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理30分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例10首先将配制含有15mol/l氢氟酸，0.02mol/l硝酸银和0.08mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为60％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理60分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
实施例11首先将配制含有5mol/l氢氟酸，1.0mol/l硝酸银和0.10mol/l硝酸镍的反应溶液装入水热釜中，装满度为80％；然后把经过无水乙醇，氢氟酸和去离子水超声清洗过的单晶硅片放入釜中；在50℃处理30分钟，取出釜并待釜冷却后，开釜取出硅片，剥除其表面的包覆物；将硅片经去离子水3-4次浸泡清洗，自然晾干，即得纳米硅线阵列。
权利要求
1.一种合成纳米硅线阵列的方法，其特征在于该方法是将单晶硅片置入氢氟酸和硝酸银配制的反应溶液中在密闭的反应釜中直接合成纳米硅线阵列，其制备方法依次包括以下步骤(1)配制反应溶液，溶液由(0.2-15)mol/L氢氟酸和(0.005-0.10)mol/L硝酸银组成；(2)将经过清洗液超声清洗过的硅片浸入盛有上述配制的反应溶液的水热釜中，封釜，装满度为60-90％；(3)将上述水热釜放入烘箱，在30-80℃处理30-150分钟；(4)取出釜并待釜冷却后，取出硅片，经去离子水清洗后，自然晾干，即为本发明的纳米硅线阵列。
2.按照权利要求1所述的一种合成纳米硅线阵列的方法，其特征在于步骤(1)也可加入(0.02-0.10)mol/L硝酸镍。
全文摘要
一种纳米硅线阵列的合成方法,涉及一种纳米材料的制备方法,属于纳米材料的制备与应用技术领域。本发明的特征是将单晶硅片置入盛有(0.2－15)mol/L氢氟酸和(0.005－0.10)mol/L硝酸银反应溶液的水热釜中,然后在30－80℃密闭的釜中处理30－150分钟,即可直接在硅片上合成大面积纳米硅线阵列。本制备方法中也可加入(0.02－0.10)mol/L硝酸镍。本制备方法中加入氢氟酸和硝酸银,其作用是为了产生纳米硅线,硝酸镍则对纳米硅线阵列起改善作用。用本方法合成大面积纳米硅线阵列,制备条件简单,不需要高温,不需要复杂设备,制备成本低。本发明制备的的纳米硅线阵列可应用于微电子行业。
文档编号C01B33/00GK1382626SQ02104179
公开日2002年12月4日 申请日期2002年3月15日 优先权日2002年3月15日
发明者彭奎庆, 朱静 申请人:清华大学