[发明专利]一种基于电化学腐蚀的硅纳米带的制备方法

说明书

一种基于电化学腐蚀的硅纳米带的制备方法，涉及硅纳米带。把P型掺杂的硅片切成方形，在硅片背面溅射铜电极；将硅片置于电化学腐蚀槽中；配制电解液；分别把硅片的背电极接电源阳极，电解液接电源阴极进行电化学腐蚀和硅纳米带剥离；将得到的硅片冲洗，烘干，即得硅纳米带。创造性地制备出结构新颖、分布均匀有序的硅纳米带二维材料，所采用的电化学腐蚀方法是一种简易、低成本的新方法。

技术领域

本发明涉及硅纳米带，尤其是涉及一种基于电化学腐蚀的硅纳米带的制备方法。

背景技术

纳米材料是当今世界很有前途的技术，已经在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等领域展示出了良好的应用前景([1]Chandra S，Bag S，Bhar R，PramanikP.J.Nanopart.Res.，2011，13:2769-2777；[2]Okpalugo T I T，Papakonstantinou P，Murphy H，McLaughlin J，Brown N M D.Carbon，2005，43:153-160；[3]Wei D，IvaskaA.Chem.Anal.，2006，51:839-852)。其中二维纳米材料具有原子级厚度，这种独特的维度受限结构表现出的量子限域效应和表面效应，使得二维材料呈现出与体相材料截然不同的电学性质，为探索新型电化学能源存储带来了希望([4]Helmholtz H.Annalen.Der.Physik.，1879，243:337-382；[5]Malak-Polaczyk A，Vix-Guterl C，Frackowiak E.Energy Fuels，2010，24:3346-3351)。

目前，人们已经制备出多种硅的纳米结构，包括硅纳米球、硅纳米线、硅纳米管、硅纳米薄膜等，涉及到CVD生长、分子束外延、溅射、化学腐蚀等多种方法。多数纳米材料的制备方法存在工艺复杂，成本高的问题([6]S.W.Lee,M.T.McDowell,J.W.Choi,and Y.Cui,Nano Lett.,11,3034(2011))。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电化学腐蚀的硅纳米带的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)把P型掺杂的硅片切成方形，在硅片背面溅射铜电极；

在步骤1)中，所述硅片可采用厚度为425～475μm，晶向<100>，电阻率为1～10Ω·cm的硅片，所述方形可采用2cm×2cm的方形，所述铜电极的厚度可为300nm。

2)将硅片置于电化学腐蚀槽中；

在步骤2)中，所述电化学腐蚀槽可采用腐蚀孔直径为11mm的电化学腐蚀槽。

3)配制电解液；

在步骤3)中，所述电解液可采用80mL电解液，所述电解液可由HF和DMF混合而成，所述HF的质量浓度可为40％，DMF的质量浓度可为99.5％；HF与DMF的体积比可为1︰2。

4)分别把硅片的背电极接电源阳极，电解液接电源阴极进行电化学腐蚀和硅纳米带剥离；

在步骤4)中，所述电化学腐蚀和硅纳米带剥离的电化学腐蚀时间可为60～100min，电流可为10～22mA，硅纳米带剥离的时间可为30～40min，电流可为60～70mA。

5)将步骤4)得到的硅片冲洗，烘干，即得硅纳米带。

在步骤5)中，所述冲洗可采用去离子水冲洗；所得硅纳米带的长度可为50～100μm，宽度可为200～300nm，厚度可为10nm。

本发明创造性地制备出结构新颖、分布均匀有序的硅纳米带二维材料，所采用的电化学腐蚀方法是一种简易、低成本的新方法。

附图说明