[发明专利]一种Sb2Te3热电材料薄膜湿法刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Sb₂Te₃热电材料薄膜湿法刻蚀方法。

背景技术

Sb₂Te₃热电材料薄膜是一种窄带半导体薄膜，具有优异的室温热电性能，长期以来被公认为是最好的热电材料之一，目前大多数热电制冷元件都采用这种材料，在温差电制冷和温差发电方面具有广泛的应用前景。与此同时，Sb₂Te₃还是一种典型的相变材料，在相变存储器，微纳结构制造领域具有重要的应用。然而在现有的技术中还没有针对Sb₂Te₃热电材料薄膜的湿法刻蚀方法。因而，开发一种高精度的湿法刻蚀工艺对于Sb₂Te₃热电材料薄膜应用和产业化具有重要的意义。

Sb₂Te₃薄膜在激光曝光热作用后产生非晶态向晶态的转变，并且在NaOH溶液中，晶态与非晶态具有不同的刻蚀速率，从而可以通过激光直写式曝光热作用的方法在 NaOH溶液中进行湿法刻蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种Sb₂Te₃热电材料薄膜湿法刻蚀的方法，使用NaOH溶液作为刻蚀液，利用Sb₂Te₃薄膜在激光曝光热作用后产生非晶态向晶态的转变，晶态与非晶态在NaOH溶液中具有不同的刻蚀速率而达到选择性湿法刻蚀的目的。该方法具有操作简单、成本低廉、刻蚀速率可控、刻蚀精度高等优点，可望用于微纳结构制造，热传感器，热电制冷器件，太阳能电池，相变存储器等领域中的Sb₂Te₃微纳图形结构加工工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种Sb₂Te₃热电材料薄膜湿法刻蚀的方法，包括以下步骤：

(a)在玻璃基片上用磁控溅射的方法镀上一层Sb₂Te₃热电材料薄膜；

(b)利用激光器对所述的Sb₂Te₃热电材料薄膜进行直写式曝光热作用；

(c)采用刻蚀液对激光曝光热作用的热电材料薄膜进行湿法刻蚀：将所述的 Sb₂Te₃热电材料薄膜置于刻蚀液中，依据薄膜所需刻蚀深度选择刻蚀时间，当刻蚀深度为0-50nm,所需刻蚀时间为0-3h。其中对于激光曝光热作用区域，当刻蚀时间超过1h后，刻蚀速率约为6nm/h；而对于激光未曝光热作用区域，刻蚀速率约0.2nm/h，两者的选择刻蚀比高达30。利用该Sb₂Te₃热电材料薄膜激光作用区域和激光未作用区域在刻蚀液中的刻蚀速度不同，可以进行湿法刻蚀。

所述的热电材料薄膜为Sb₂Te₃薄膜。

所述的刻蚀液为氢氧化钠溶液，其摩尔浓度为0.1mol/L。

本发明的技术效果：

本发明通过NaOH溶液对Sb₂Te₃薄膜激光作用晶化区域与激光未作用非晶化区域的选择性湿法刻蚀，能够制备平整、陡直、形貌清晰的微纳浮雕结构，其刻蚀速率可控，刻蚀精度高。

附图说明

图1是本发明一种Sb₂Te₃热电材料薄膜湿法刻蚀的方法流程示意图；

图2是Sb₂Te₃薄膜经激光曝光热作用前后的XRD图谱；

图3是Sb₂Te₃薄膜在0.1mol/L的NaOH溶液中的刻蚀特性图；

图4是采用0.1mol/L的NaOH溶液刻蚀Sb₂Te₃薄膜后的原子力显微镜(AFM)三维扫描形貌图。

具体实施方式

下面结合附图说对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，一种Sb₂Te₃热电材料薄膜湿法刻蚀的方法包括步骤：

(a),在玻璃基片上用磁控溅射的方法镀上一层Sb₂Te₃热电材料薄膜，膜厚度为 80nm；