[发明专利]一种易于大面积分离的硅纳米线阵列的制备方法

权利要求书

1.一种易于大面积分离的硅纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

（1）硅片预处理：分别利用丙酮、无水乙醇依次超声清洗硅片，去除其表面油污；然后用CP-4A溶液浸泡硅片，以去除其表面划伤层与玷污层；再用氢氟酸浸泡，以去除氧化层；

（2）外加电场装置的搭建和制备刻蚀溶液：将两块边长大于硅片边长的电极分别与稳流稳压电源的正负极相连，固定其位置并保持两个电极平行，然后将经步骤（1）处理过的硅片固定放置在两个电极中间但不和两个电极接触；配制刻蚀液，将刻蚀液在水浴锅中预热到25~40℃；其中，所述的刻蚀液为4.6~5mol/L HF和浓度为0.01~0.02 mol/L AgNO₃的混合溶液；

（3）制备易于分离的硅纳米线阵列：将经步骤（2）固定处理的硅片连同两个电极一起浸渍于25~40℃水浴的刻蚀液中，刻蚀反应40~60min，从而得到不同长度的硅纳米线阵列；在刻蚀结束前的10~15min时，加入电场强度为150~220V/cm且垂直于刻蚀方向的横向电场直至反应结束；

（4）去除硅纳米线阵列中残余银：用硝酸浸泡10~15min，彻底去除残留在硅纳米线阵列中的银，然后用去离子水冲洗干净；

（5）去除硅纳米线表面的氧化层：用氢氟酸浸泡，去除硅片表面的氧化层，并在硅纳米线表面形成硅氢键，即得到所述的易于大面积分离的硅纳米线阵列；用去离子水冲洗干净，用氮气吹干，真空干燥保存。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的硅片为（100）取向p型单晶硅片，其电阻率在7～13Ω?cm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的CP-4A溶液是体积比为HF : HNO₃ : 无水乙醇 : H₂O =3:5:3:22的混合溶液，其中HF的质量分数为40%，HNO₃的质量分数为65%；使用CP-4A溶液浸泡硅片的时间为5-8min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的氢氟酸浓度为14wt%，浸泡时间为5-6min。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）最后再用超纯去离子水冲洗硅片，氮气吹干，置于真空环境干燥，从而得到表面清洁光滑的硅片；所用的超纯去离子水的电阻率在17Ω?cm以上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中采用的电极为厚度均匀的方形电极，电极间距为1~5cm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的刻蚀时间为45min，外加电场强度200 V/cm，电场加入时间为15min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述的硝酸浓度为65wt%。 

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）所述的氢氟酸浓度为3wt%~5wt%，浸泡时间为5~7min。