[发明专利]一种场发射性能优良具有尖端结构的硅纳米线阵列的制备方法

摘要

本发明公开了属于场发射技术领域的一种场发射性能优良具有尖端结构的硅纳米线阵列的制备方法。该方法首先在硅基底上排布单层密排的PS小球并对其进行反应离子刻蚀处理，然后采用电子束蒸发镀银，去除PS小球后，接着将基底进行银催化腐蚀，得到直径较大的硅纳米线阵列；再通过干法氧化处理将硅纳米线变成尖端结构，并进一步减小硅纳米线直径，增加纳米线间距。本发明方法制备的具有尖端的硅纳米线阵列，具有优良的场发射性能；其开启电压为1.8V/μm，且电流稳定性较好；同时，硅纳米线单晶性能良好，能在较大面积规则密排，长径比可控性较强。本方法成本低、产率高、可调控性好，因而可在硅基场发射电子器件的生产中得到应用。

主权项

一种场发射性能优良具有尖端结构的硅纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗硅基底并进行亲水处理；(2)在硅基底上排布单层密排的直径为960‑1000nm的PS小球；(3)以流量40‑60SCCM的氧气作为反应气体，在压强2Pa，功率30‑50W的条件下对步骤2中制备的PS小球阵列进行300‑320s的反应离子刻蚀处理，将PS小球的直径减小至约480‑580nm；(4)在硅基底上通过电子束蒸发镀银，镀膜速率为每秒3埃，镀膜时间为4min，再将其置于甲苯中超声溶解PS小球，从而得到多孔银膜；(5)将硅基底置于4.8M的HF和0.3M的H₂O₂的混合溶液中保温8分钟进行银催化腐蚀处理，再置于质量分数为50％的硝酸中去除残余的银；(6)将步骤(5)中得到的硅纳米线阵列在O₂气氛中，900‑1000℃下保温60‑80分钟进行干法氧化，取出后置于质量分数1‑5％的HF水溶液中去除表面的氧化层，得到硅纳米线阵列。