[发明专利]硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法

权利要求书

1.一种硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，包括步骤：

A、硅片预处理：清洗单晶硅片；

B、硅片上多孔银膜的制备：将步骤A中清洗过的硅片放入硝酸银与氢氟酸混合溶液中，静置沉积银膜，得到表面带有多孔银膜的硅片；

C、硅片上硅纳米线阵列的制备：将步骤B中得到的表面带有多孔银膜的硅片放入氢氟酸与双氧水混合蚀刻液中静置蚀刻，得到表面带有硅纳米线阵列结构的硅片；

D、硅-氧化硅核-壳纳米线阵列结构的制备：将步骤C中得到的表面带有硅纳米线阵列的硅片放入干净的培养皿中，培养皿放入水浴箱中，盖上水箱盖蒸，在硅纳米线表面氧化了一层氧化硅，得到带有硅-氧化硅核-壳纳米线阵列结构的硅片；

E、与硅衬底脱附的硅纳米线阵列结构的制备：将步骤D中得到的带有硅-氧化硅核-壳纳米线阵列结构的硅片放入氨水与去离子水的混合蚀刻液中恒温、静置蚀刻，制得与硅片脱附的硅纳米线阵列结构，之后进行步骤F或步骤G；

F、硅纳米线阵列的移植：将步骤E中制得的与硅片脱附的硅纳米线阵列结构直接贴到表面具有粘性物质的目标衬底上，然后将其揭下来，将硅纳米线阵列结构移植到目标衬底上；

G、简单的柔性的具有良好欧姆接触的导通电路器件的制备：在步骤E中制得的与硅片脱附的硅纳米线阵列结构的表面上旋涂一层苯乙烯溶液，苯乙烯聚合后在硅纳米线阵列中及表面形成一层聚苯乙烯薄膜，用等离子体蚀刻掉硅纳米线顶层的聚苯乙烯，使硅纳米线从聚苯乙烯中露出头来，放入氢氟酸与去离子水的混合蚀刻液中浸泡，以去除纳米线头部外层的氧化硅，然后贴到表面涂有一层导电银胶的柔性塑料薄膜上，静置、烘干，待银胶凝固后，揭下硅衬底，硅纳米线就移植到了柔性塑料衬底上了，接着再对移植到柔性塑料衬底上的硅纳米线的另一端做同样的等离子蚀刻和氢氟酸处理，使硅纳米线同样的从聚苯乙烯中露出头来，再在其上涂覆一层导电银胶或贴到表面涂有一层导电银胶的柔性塑料薄膜上，制备出简单的柔性的具有良好欧姆接触的导通电路器件。

2.根据权利要求1所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

首先用丙酮超声清洗单晶硅片，然后用质量分数25%-28%氨水：质量分数30%双氧水：去离子水=1:1:5体积比的混合液超声清洗单晶硅片，再用去离子水超声清洗单晶硅片。

3.根据权利要求2所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

把0.085g硝酸银和20ml质量分数为40%的氢氟酸加去离子水稀释至100ml，搅拌均匀后，放入步骤A中清洗过的硅片，室温25℃下静置沉积银膜2min。

4.根据权利要求3所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

取20ml质量分数为40%的氢氟酸和4.1ml质量分数为30%的双氧水，混合后加入去离子水配制成100ml的蚀刻液，把步骤B中制得的表面带有多孔银膜的硅片放入蚀刻液中室温25℃下静置蚀刻30min，并通过改变蚀刻时间来精确调控纳米线长度，得到表面带有硅纳米线阵列结构的硅片。

5.根据权利要求4所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤D包括：把步骤C中制得的表面带有硅纳米线阵列的硅片放入干净的培养皿中，培养皿放入70℃的水浴箱中，盖上水箱盖，蒸48小时，在硅纳米线表面氧化了一层薄薄的氧化硅，形成硅-氧化硅核-壳纳米线阵列结构。

6.根据权利要求5所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤E包括：把步骤D中制备的带有硅-氧化硅核-壳纳米线阵列结构的硅片放入质量分数为25～28%的氨水：去离子水=1:100体积比的蚀刻液中，然后立刻放入70℃的恒温水箱中，静置蚀刻10min，制得与硅片脱附的硅纳米线阵列结构。

7.根据权利要求6所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤F包括：步骤E中移植到目标衬底上的硅纳米线阵列的纳米线顶端带有一段氧化硅，氧化硅顶部是多孔银膜，如果不需要这层银膜和氧化硅，则用硝酸和氢氟酸去除。

8.根据权利要求6所述的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，其特征在于，所述步骤G中，等离子体蚀刻的工艺气体为氩气、蚀刻时间为30min，氢氟酸与去离子水的混合蚀刻液包括质量分数为40%氢氟酸：去离子水=1:20体积比，在蚀刻液中浸泡时间为2min，贴到表面涂有一层导电银胶的柔性塑料薄膜上后的静置时间在24小时以上，静置条件为60℃。