Nanomeeting

 
 

Вход

Личные сообщения

Вы не авторизованы.

RSS-лента

 Хотите первыми получать новости с сайта NanoPlatfom.by? Это очень просто. Подпишитесь на RSS ленту. 

Подписаться на новости NanoPlatform.By

Литература

Министерство образования Республики Беларусь Nanomeeting - 2011 Микроэлектроника

Ссылки

Министерство образования Республики Беларусь Nanomeeting - internatiol conference Национальная академия наук Беларуси Государственный комитет по науке и технологиям ВАК - Высшая аттестационная комиссия

Формирование наноструктурированого пористого кремния методом химического травления, инициируемого наночастицами металла

Кремниевые наноструктуры являются перспективными материалами для создания перспективных устройств наноэлектроники, оптоэлектроники, преобразования и хранения энергии, био- и химических сенсоров. Существует много методов создания кремниевых наноструктур. Химическое травление, инициируемое наночастицами металла представляет собой простой и эффективный метод, позволяющий целенаправленно управлять различными параметрами формируемых наноструктур (форма поперечного сечения, диаметр, длина). Данный метод может быть использован для получения структур с высоким соотношением поверхности к объему, прямых и четко определенных пор или нитей диаметром от 5 нм до 1 мкм. В данной работе проведено исследование формирования наноструктурированого пористого кремния методом химического травления, инициируемого наночастицами металла.

Процесс формирования структуры пористого кремния (ПК) методом химического травления, инициируемого наночастицами металла состоит из двух этапов. На первом этапе, на поверхности кремниевой пластины методом иммерсионного осаждения формировали наночастицы Agиз соответствующих растворов. Ag был выбран из-за его высокой каталитической активности. На втором этапе кремниевую пластину с наночастицами Ag погружали в водный раствор HF и H2O2.

На рис. 1 представлены изображения наночастиц Agна поверхности кремния, осажденных из 1 мМ раствора AgNO3 методом погружения. Как видно, размеры наночастиц находятся в диапазоне 100-300 нм. Расстояние между частицами составляет 200-300 нм (рис. 1а). Рис. 1bсвидетельствует, что Ag осаждается в виде квазинепрерывной пленки.

Рисунок 1. РЭМ изображения поверхности Si пластины с наночастицами Ag, осажденными из водного раствора AgNO3 с (а) 0,5 М HF и (б) 5 M HF в течение 30 мин.

Рассмотрим механизм осаждения Ag на поверхности Si. Реакция восстановления Ag+ имеет положительный потенциал, который позволяет ионам принимать электроны из растворов. Si окисляется, в то время как Ag+ восстанавливается до Ag0. Очевидно, что длительное воздействие водных растворов AgNO3 на кремниевую пластину в приводит к образованию сплошного слоя SiO2 на поверхности, который прерывает контакт реагентов. Таким образом, восстановление металла прекращается.

В HF-содержащих растворах SiO2 стравливается и Ag может осаждаться на поверхности Si снова. Таким образом, увеличение концентрации HF в водном растворе AgNO3, приводит к увеличению скорости осаждения и образование более крупных частиц Ag, которые образуют квазинепрерывного пленку (рис. 1b). Наночастицы Ag, осажденные из 0,5 М HFраствора (рис. 1а) образуют плотные цепочки, в которых плотность частиц больше, чем аналогичный параметр образца с наночастицами Ag, осажденными из раствора, содержащего 5 М HF (рис. 1b).

На рис. 2 представлены РЭМ изображения поверхности (a, c) и поперечного сечения (b, d) структур ПК. Кремниевая пластина была подвергнута травлению в водном растворе, содержащем 5 М HF и 0,3 М H2O2 в течение 60 мин после осаждения серебра из водного 1 мМ AgNO3 раствора, содержащего 0,5 М HF (рис. 2a) и 5 М HF (рис. 2c). Благодаря более высокой каталитической активности Ag, кремний преимущественно окисляется в месте контакта наночастиц с его поверхностью. SiO2, образующийся под наночастицами Ag, стравливается HF и наночастицы погружаются вертикально вглубь в кремниевую пластину.

РЭМ изображения поперечных сечений (рис. 2b, d) свидетельствуют о том, что полученная структура напоминает массив Siнанонитей, ориентированных перпендикулярных по отношению к поверхности, толщиной приблизительно 8-12 мкм. Тем не менее, РЭМ изображения поверхности показывают, что полученная структура – это ПК с кристаллитами порядка 100-500 нм. В структуре практически отсутствуют одиночные нанонити (рис. 2а), в то время как на рис. 2с структура представляет собой Siнанонити или наноленты шириной 200-300 нм, связанные в пучки. Обе сформированные структуры упорядочены. Таким образом, увеличение концентрации HFв растворе для осаждения Agприводит к образованию крупных частиц Ag, с помощью которых Siнанонити или наноленты образуются в процессе травления.

Рисунок 2. РЭМ изображения поверхности (a, c) и поперечного сечения (b, d) Si пластин после иммерсионного осаждения Agиз 0,5 М HF (a, b) и 5 М HF (c, d) растворов в течение 30 мин с последующим химическим травлением, инициируемым наночастицами металла в течение 60 мин.

Рис. 3 показывает, что толщина пористого слоя линейно зависит от времени травления.

Рисунок 3. Зависимость толщины пористого слоя от время травления.

Таким образом, представлен эффективный метод формирования ПК с помощью химического травления, инициируемого наночастицами металла. Этот метод позволяет изготавливать упорядоченные структуры ПК (например, нанонити и наноленты). Повышение концентрации HF от 0,5 М до 5 М в растворе для осаждения металла приводит к образованию крупных частиц Ag, которые могут обеспечить образование кремниевых нанонитей или нанолент в процессе травления. Толщина пористого слоя линейно зависит от времени травления.

Сайт сделан в Центре Наноэлектроники и Новых Материалов, НИЧ БГУИР, по заказу Министерства Образования РБ.