[发明专利]表面具有超疏水性纳米硅线阵列的单晶硅片及其制备方法

权利要求书

1.一种表面具有纳米硅线阵列的单晶硅片，由作为基底的单晶硅片和位于所述单晶硅片表面的纳米硅线阵列组成。

2.根据权利要求1所述的单晶硅片，其特征在于：所述单晶硅片为n型或p型单晶硅片，优选p型单晶硅片，所述单晶硅片中，掺杂有下述元素中的至少一种：硼和磷，所述单晶硅片的电阻率小于100Ωcm，优选10～30Ωcm，厚度均小于2mm，优选0.5mm；

所述单晶纳米硅线的直径为20～120nm，长度为1～15μm。

3.根据权利要求1或2所述的单晶硅片，其特征在于：所述表面具有纳米硅线阵列的单晶硅片是按照权利要求4～9所述方法制备而得。

4.一种制备权利要求1～3任一所述表面具有纳米硅线阵列的单晶硅片的方法，包括如下步骤：

1)将单晶硅片超声清洗，干燥后在所述单晶硅片表面制备金纳米颗粒薄膜层，得到表面覆盖金纳米颗粒薄膜层的单晶硅片；

2)以所述步骤1)制备得到的表面覆盖金纳米颗粒薄膜层的单晶硅片的表面为阳极，以惰性电极为阴极，由乙醇、氢氟酸水溶液和过氧化氢水溶液组成的混合液为电解液，通电进行电解反应，反应完毕后依次对硅片进行清洗和吹干，在与所述电解液接触的单晶硅片表面得到所述表面具有纳米硅线阵列的单晶硅片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述金纳米颗粒薄膜层的厚度为7～15nm，优选9～13nm，所述金纳米颗粒的粒径为2～8nm，优选5nm；

所述步骤2)中，所述电解液是乙醇、质量百分浓度为48％的HF水溶液和质量百分浓度为37％的H₂O₂水溶液组成的混合液，所述乙醇、氢氟酸水溶液和过氧化氢水溶液的体积比为(8～10)∶(5～7)∶(1～2)，优选9∶6∶2；

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述步骤1)超声清洗步骤中，超声功率为100～500W，优选200W，时间为3～10分钟，优选5分钟，所用清洗溶剂分别为丙酮和高纯水；所述干燥步骤中，所用气体为氮气或氩气；

所述步骤2)电解反应步骤中，硅片表面电流密度为5～70mA/cm²，优选10mA/cm²，时间为5～20分钟，优选10分钟；所述清洗步骤中，所用清洗溶剂分别为乙醇和高纯水，所述吹干步骤中，所用气体为氮气或氩气。

7.根据权利要求4～6任一所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，制备所述金纳米颗粒薄膜层的方法为磁控溅射法。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述磁控溅射法中溅射电流为7～15mA，优选10mA，溅射气压为1×10^-3～5×10^-3Pa，优选2×10^-3Pa，溅射时间为35～80s，优选45～65s。

9.根据权利要求4～8任一所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述单晶硅片为n型或p型单晶硅片，优选p型单晶硅片，所述单晶硅片中，掺杂有下述元素中的至少一种：硼和磷，优选硼，所述单晶硅片的电阻率小于100Ωcm，优选10～30Ωcm，厚度均小于2mm，优选0.5mm；

所述步骤2)中，所述惰性电极为铂丝或石墨棒，所述电解反应步骤中，构成所用电解槽的材料为聚四氟乙烯。

10.权利要求1～3任一所述表面具有纳米硅线阵列的单晶硅片在制备具有自清洁功能的纳米半导体器件中的应用。