引言

在這項(xiàng)工作中，超聲增強(qiáng)化學(xué)腐蝕被用來(lái)制作多孔硅層。通過(guò)使用HF溶液和HNO3在p型(111)取向硅中制備多孔硅層。發(fā)現(xiàn)超聲波改善了p型硅上多孔硅層的結(jié)構(gòu)。用這種方法可以制作品質(zhì)因數(shù)高得多的多孔硅微腔。由超聲波蝕刻引起的質(zhì)量提高可歸因于氫氣泡和其它蝕刻化學(xué)物質(zhì)從多孔硅柱表面逃逸的速率增加。該效應(yīng)歸因于自由空穴載流子濃度的有效變化。超聲波已導(dǎo)致表明可能在鍵合結(jié)構(gòu)的變化，并增加氧化。此外，在超聲波處理和微觀結(jié)構(gòu)之間建立了相關(guān)性。

介紹

多孔硅是一種新型材料，在硅基光電器件中的應(yīng)用引起了人們的關(guān)注。全世界都在努力開發(fā)其獨(dú)特的可見(jiàn)光致發(fā)光(PL)和電致發(fā)光(EL)特性以用于新的應(yīng)用。需要詳細(xì)研究的PS的一個(gè)重要性質(zhì)是由于其大的表面積和表面缺陷而與化學(xué)物質(zhì)的高反應(yīng)性。單位面積取決于制造條件，這種材料的體積范圍可以從幾平方米/立方厘米到200平方米/立方厘米。

許多研究人員已經(jīng)對(duì)PS的各種應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。使用液體接觸時(shí)觀察到有效EL的事實(shí)表明，液體的存在會(huì)影響電性能。另一個(gè)有趣的方面是使用各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)硅表面的顯著電子鈍化。通過(guò)將體硅簡(jiǎn)單地浸入氟化氫(HP)中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非常低的表面復(fù)合速度值，導(dǎo)致表面復(fù)合中心< 108 cm-2。這主要?dú)w因于沒(méi)有懸掛鍵的表面的完全氫終止。

結(jié)果

通過(guò)在(HF和HNO3)溶液中使用從30到50 W的不同us激發(fā)的化學(xué)蝕刻來(lái)制造硅的多孔層。超聲增強(qiáng)蝕刻工藝使得蝕刻劑和硅晶片之間的反應(yīng)在硅孔中沿垂直方向比橫向進(jìn)行得更快(各向異性系數(shù)(孔的平均深度/孔的平均寬度)從7.31增加到158.4)。

其樣品的AFM圖像如圖1 (a) - (c)所示。樣品A、B和C的PS層厚度分別為500、1000和1250 nm。在相同的有效刻蝕時(shí)間下，可以得到兩個(gè)明顯的結(jié)論:(1)樣品的PS層厚度通過(guò)超聲波蝕刻制備的樣品(樣品B和C)大于通過(guò)通常技術(shù)(非超聲波)蝕刻制備的樣品(樣品A)。(2)樣品C的硅孔在表面法線方向上最連續(xù)，并且具有均勻的分布和最小的直徑。

通過(guò)AFM測(cè)量三個(gè)樣品的光滑度，如圖1所示。顯微照片中顯示的最明顯的現(xiàn)象是，從樣品C到樣品A，硅柱尺寸增加，而均勻性降低。四個(gè)樣品的表面粗糙度均方根(RMS)值分別為17.324納米(樣品A)、9.505納米(樣品B)和3.779納米(樣品C)。

結(jié)論

總之，我們提出了一種超聲增強(qiáng)化學(xué)腐蝕方法來(lái)制作PS層。表面研究原子力顯微鏡(AFM)顯示，當(dāng)其他蝕刻參數(shù)不變時(shí)，超聲蝕刻產(chǎn)生更厚且更均勻的PS層，具有比非超聲化學(xué)蝕刻更小的硅孔。

AFM觀察進(jìn)一步證實(shí)了結(jié)構(gòu)性能的改善，這可以通過(guò)PS形成機(jī)制，尤其是超聲空化來(lái)解釋。PS單層和PS微腔的研究表明，超聲刻蝕優(yōu)化了樣品的特性。超聲腐蝕與常規(guī)腐蝕相結(jié)合，獲得了質(zhì)量最好的樣品技巧。這種新的刻蝕方法是制備PS材料，特別是PS多層膜的一種非常有效的技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)PS材料的應(yīng)用開辟了一條可行的途徑。

審核編輯：符乾江