[发明专利]硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅纳米线阵列器件制作技术，尤其涉及一种硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法。 

背景技术

硅纳米线阵列以其非常大的表体比、独特的电子与光学性质，在光伏、光探测、传感器、光学以及柔性电子器件中都有着重要的应用前景。 

现有技术中的制备硅纳米线阵列的方法主要是通过物理的或化学的方法，例如反应离子蚀刻和湿法化学蚀刻法等，这些方法的共同点就是纳米线都生长在刚性的衬底上，因此严重限制了其应用范围。所以发展简单、高效的硅纳米线阵列移植技术是至关重要的。 

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、简单、高效的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

本发明的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，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。 

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法，利用清洁硅片上制备的多孔银膜作为催化金属，通过在氢氟酸/双氧水中蚀刻来制备硅纳米线阵列，高温水蒸气下氧化形成硅-氧化硅核壳结构，再放入高温氨水溶液中，通过氧化硅阻挡-银辅助氨水蚀刻，制备出与硅衬底脱附的硅纳米线阵列结构。再利用表面涂有粘性物质的目标衬底来实现纳米线阵列移植；或使用绝缘物质来固定和支撑硅纳米线阵列及作为中间绝缘层，把硅纳米线阵列移植到表面涂有导电粘性物质的柔性衬底，再覆盖另一层导电物质，制备出简单的柔性的具有良好欧姆接触的导通电路器件。方法操作简单，成本低，可用于大规模生产。 

附图说明

图1为本发明实施例中硅纳米线阵列的移植过程示意图； 

图1g为本发明实施例中硅片上沉积的多孔银膜的扫描电子显微镜图片； 

图1h为本发明实施例中硅纳米线阵列结构的扫描电子显微镜图片； 

图1i为本发明实施例中与衬底脱附的硅纳米线阵列结构的扫描电子显微镜图片； 

图1j为本发明实施例中移植到目标衬底上的纳米线阵列结构的扫描电子显微镜图片； 

图2a为本发明实施例中制备的与硅衬底脱附的硅纳米根部的透射电子显微镜图片； 

图2b为图2a中A处的硅纳米根部的电子衍射图； 

图2c为图2a中B处的硅纳米根部的电子衍射图； 

图2d为图2a中C处的硅纳米根部的电子衍射图； 

图3为本发明实施例中制备简单的柔性的具有良好欧姆接触的导通电路器件过程示意图；