周期性硅納米線和納米多孔硅的制備及其光電性能研究.pdf

1、納米晶體硅材料如硅納米線、硅納米錐、納米多孔硅等，相比于傳統(tǒng)的體硅材料，因其獨(dú)特的光電性質(zhì)，已成為目前光電材料的研究熱點(diǎn)。
　　本論文以二維膠體球?yàn)槟０鍖?duì)晶體硅硅片表面進(jìn)行圖形化，分別利用反應(yīng)離子刻蝕與金屬-輔助化學(xué)刻蝕方法，制備了納米多孔硅與硅納米線材料。系統(tǒng)地研究了影響二維聚苯乙烯膠體球(PS)自組裝的實(shí)驗(yàn)條件，并在硅片表面制備了大面積緊密排列的膠體球模板。本論文的主要工作和結(jié)果如下:
　　(1)以乙醇為分散介質(zhì)，利用溶

2、劑蒸發(fā)法自組裝PS納米球。通過(guò)改變基片表面性質(zhì)、粒徑大小、乙醇比例等條件，得出單層膠體晶體球模板制備條件。對(duì)于濃度2.5wt％的PS水分散劑，直徑500 nm與1000nm的PS中分散劑乙醇的最佳比例分別是50％與45％。確定RIE的最佳射頻功率是40W。
　　(2)系統(tǒng)地研究了晶體硅與刻蝕氣體的反應(yīng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)SF6氣體是刻蝕硅基底的主要刻蝕劑;O2氣體是刻蝕稀釋氣體，同時(shí)也起到了側(cè)壁保護(hù)的作用。射頻功率越大，氣體產(chǎn)生自由基的密度

3、越大，刻蝕速率越快，但是刻蝕方向性變差。解決納米線團(tuán)簇問(wèn)題的關(guān)鍵是將結(jié)構(gòu)的高寬比控制在70以下，優(yōu)化后的刻蝕速度為60 nm/s。
　　(3)納米多孔硅的反射譜實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬計(jì)算結(jié)果證實(shí)，納米多孔硅的周期常數(shù)決定了反射譜的最小值。相比于平面硅，硅納米線與納米多孔硅均具有優(yōu)良的廣譜減反特性。兩種硅納米結(jié)構(gòu)在超過(guò)硅的光學(xué)帶隙(1.12 eV)的波段內(nèi)的反射率均低于6％。
　　(4)在制備的周期性硅納米線表面通過(guò)包覆TiO2、