Si襯底表面濕化學(xué)法修飾研究.pdf

1、本文對Si材料的各向異性刻蝕特性進(jìn)行了深入分析，并以此為基礎(chǔ)利用化學(xué)濕法各向異性刻蝕技術(shù)對單晶Si(100)襯底進(jìn)行表面改型處理，得到了形貌良好的“V”型溝槽陣列結(jié)構(gòu)。利用化學(xué)液相沉積法(LPD)在具有“V”型溝槽結(jié)構(gòu)的Si襯底上制備了STO薄膜，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)以獲得高質(zhì)量的STO薄膜。使用新穎的微乳水熱方法，在具有“V”型溝槽結(jié)構(gòu)的Si襯底上制備了形貌獨(dú)特的ZnO納米結(jié)構(gòu)。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.單晶Si(100)襯底表面

2、“V”型溝槽結(jié)構(gòu)的獲得。使用5mol/L的KOH溶液和1mol/L的刻蝕速率緩和劑異丙醇(IPA)的混合溶液作為刻蝕劑，開創(chuàng)性地使用TiO2作為刻蝕掩模在單晶Si(100)襯底上獲得了平行排列側(cè)壁光滑的“V”型溝槽結(jié)構(gòu)。研究表明:隨著刻蝕時間的增加或水浴溫度的提高，“V”型溝槽的深度和寬度逐漸增加，掩模也不斷被消耗，當(dāng)掩模消耗殆盡后，已經(jīng)形成的溝槽結(jié)構(gòu)的頂端開始被腐蝕而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)惡化。在水浴溫度50℃下利用30分鐘的刻蝕時間和200nm厚

3、的TiO2掩?？梢缘玫絺?cè)壁較光滑平整的“V”型溝槽結(jié)構(gòu)。本章制備的“V”型溝槽襯底結(jié)構(gòu)是以后工作的基礎(chǔ)，為下一步的STO薄膜和ZnO納米結(jié)構(gòu)膜的制備沉積提供了良好的襯底材料。
　　2.采用液相沉積法制備STO，研究親水時間、沉積溫度以及退火溫度等對薄膜成相及形貌的影響。XRD和SEM的分析結(jié)果表明:襯底表面親水性是LPD法能否進(jìn)行的基礎(chǔ)，對襯底親水處理10分鐘可以得到較好的親水效果;配制前驅(qū)液的過程中應(yīng)緩慢注入硼酸;經(jīng)較低的沉積溫

4、度(40℃)沉積，650℃退火4小時后得到連續(xù)平整的薄膜，沉積溫度升高薄膜表面形貌變差。制備的STO薄膜無明顯取向，是以多晶形式存在的，提高其外延特性還有待進(jìn)一步研究。
　　3.ZnO納米結(jié)構(gòu)膜在Si襯底上的制備。利用水、CTAB、正丁醇和環(huán)己烷形成的微乳液體系，以其中的反相膠束為核心，加入少量溶膠的方法，并在120℃下水熱2小時后成功制備了氧化鋅中空納米結(jié)構(gòu)。通過對不同的水熱時間、反應(yīng)溫度、燒結(jié)溫度和不同襯底等制備條件的研究得出