專利名稱：廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法。
背景技術(shù)：
材料尺寸降到納米范圍后將顯示諸多特異性質(zhì)，成為近年來的研究熱點。作為納米材料家族的一員，娃基納米線材料顯示了其在納米電子學(xué)、清潔能源以及傳感器領(lǐng)域的廣闊的應(yīng)用前景(Nature Nanotechnol.3,31,2008 ；Nano Lett.8, 307, 2008 ；Nature, 451,163，2008 ；Nature 449，885，2007 ；Nano Lett.4，245，2004)，發(fā)展廉價、高質(zhì)量硅基納米線意義深遠(yuǎn)。目前Si基納米線結(jié)構(gòu)多通過金催化CVD方法(Science，293，1289，2001 ；.Nature440,69,2006 ；Science 313，1100，2006)以及金屬催化化學(xué)腐蝕方法(Angew.Chem.，Int.Ed.44，2737，2005)制備。前者制備的納米線短、產(chǎn)率低，而且會引入重金屬，限制了其應(yīng)用。金屬催化化學(xué)腐蝕方法工藝簡單，無需大型設(shè)備。該法最早為清華大學(xué)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，其制備出的硅納米線具有面積大、晶相一致、單晶性好、摻雜濃度可控、銀催化劑可以用化學(xué)方法去除，不會產(chǎn)生重金屬污染等優(yōu)點，目前已得到國際上的廣泛關(guān)注(Appl.Phys.Lett.57，1046,1990 ；J.Phys.Chem.C 112,4444,2008 ；Nano Lett.9,4539,2009 ；Adv.Mater.19,744,2007 ；Adv.Funct.Mater.16，387，2006 ；SmalI 1，1062，2005)。然而，到目前為止，該法多以單晶硅材料作為起始材料用于硅納米線的制備，成本較高，限制了其在一些領(lǐng)域如鋰電池、太陽能電池的實際應(yīng)用，急需優(yōu)化工藝或制備方法以降低其成本。而多晶硅基材料，特別是多晶硅粉末的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單晶硅，若以其為起始材料制備納米線，成本將會大幅降低，這勢必會大大促進(jìn)硅基納米線的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，該方法制作工藝簡單，價格便宜，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。本發(fā)明提出了一種廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，包括如下步驟:步驟1:取一粉末多晶硅基材料；步驟2:采用稀釋氫氟酸，漂洗粉末多晶硅基材料；步驟3:將漂洗過的粉末多晶硅基材料置于腐蝕液中，進(jìn)行腐蝕，形成粉末多晶硅基納米線；步驟4:對粉末多晶硅基納米線進(jìn)行分離、清洗；步驟5:將分 離、清洗過的粉末多晶硅基納米線轉(zhuǎn)移到濃硝酸溶液中，去除粉末多晶硅基材料上的金屬催化劑；步驟6:清洗，自然晾干，完成制備。


為了說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合具體實例及豐田詳細(xì)說明如后，其中:圖1是本發(fā)明的制備方法流程圖；圖2是本發(fā)明的多晶硅納米線SEM圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，包括如下步驟:步驟1:取一粉末多晶娃基材料，所述粉末多晶娃基材料為多晶娃或多晶娃錯，所述的多晶硅基材料的粉末顆粒大小為50納米-2毫米，粒徑均勻性無要求，所述的多晶硅基材料的粉末可以為η型、ρ型或本征摻雜，純度為2Ν-8Ν，所述多晶硅鍺Ge組分為
0.1% -99% ；步驟2:采用稀釋氫氟酸，漂洗粉末多晶硅基材料，去除粉末多晶硅基材料表面的氧化物，所述氫氟酸濃度為0.1% -5%，在室溫及攪拌條件下完成，所述漂洗時間為lmin_15min ；步驟3:將漂洗過的粉末多晶硅基材料置于腐蝕液中，進(jìn)行腐蝕，形成粉末多晶硅基納米線，所述的腐蝕液的溫度為0-95°C，所述的腐蝕液為AgN03和HF，所述的腐蝕液中添加有H202、Fe (NO3) 3或NH4NO3,或及其組合，所述的腐蝕液添加劑可以在腐蝕過程中分步添力口，旨在控制腐蝕速度及腐蝕液氧化劑的濃度；所述腐蝕液的腐蝕時間可以在10min-24h，所述腐蝕過程需置于通風(fēng)櫥中，廢液需回收或作相應(yīng)無害化處理，比如廢液中加入氯化鈣溶液以沉淀出氟離子及銀等重金屬離子，所述腐蝕容器可加蓋或用相應(yīng)大容器避免氫氟酸等腐蝕液濺出，所述腐蝕液中可加入乙醇以控制腐蝕速度及其納米線團(tuán)簇聚集，所述腐蝕可在攪拌或晃動條件下進(jìn)行，所述腐蝕容器為聚四氟乙烯或聚丙烯材質(zhì)，所述腐蝕液AgNO3濃度為 0.005-0.lmol/l、HF 濃度為 3-lOmol/l，所述添加劑 H2O2 濃度為 0.1-3mo I/I, NH4NO3濃度為0.01-1%。步驟4:對粉末多晶硅基納米線進(jìn)行分離、清洗，所述清洗液為去離子水，清洗多次直至氫氟酸被清洗干凈；步驟5:將分離、清洗過的粉末多晶硅基納米線轉(zhuǎn)移到濃硝酸溶液中，所述濃硝酸濃度為5-15mol/L，去除粉末多晶硅基材料上的金屬催化劑，所述濃硝酸去除銀催化劑腐蝕時間為5-60min。步驟6:清洗，離心分離，自然晾干，完成制備(參閱圖2，形成廉價粉末多晶硅基納米線)，所述清洗液為去離子水，所述清洗次數(shù)為3-4次，可采用加溫烘干以加速其干燥。以上所述，僅是本發(fā)明的實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，包括如下步驟: 步驟1:取一粉末多晶娃基材料； 步驟2:采用稀釋氫氟酸，漂洗粉末多晶硅基材料； 步驟3:將漂洗過的粉末多晶硅基材料置于腐蝕液中，進(jìn)行腐蝕，形成粉末多晶硅基納米線； 步驟4:對粉末多晶硅基納米線進(jìn)行分離、清洗； 步驟5:將分離、清洗過的粉末多晶硅基納米線轉(zhuǎn)移到濃硝酸溶液中，去除粉末多晶硅基材料上的金屬催化劑； 步驟6:清洗，自然晾干，完成制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，其中粉末多晶硅基材料為多晶娃或多晶娃錯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，其中腐蝕液的溫度為0-95。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，其中腐蝕液為AgN03和HF。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，其中步驟3所述的腐蝕液中添加有H202、Fe (NO3) 3或NH4NO3,或及其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，其中所述的多晶硅基材料的粉末顆粒大小為50納米-2毫米。
全文摘要
一種廉價粉末多晶硅基納米線的制備方法，包括如下步驟步驟1取一襯底，采用激光器在距襯底上表面30um的內(nèi)部形成規(guī)則網(wǎng)狀空氣隙；步驟2在襯底上采用MOCVD方法依次生長成核層、N型摻雜層、多量子阱發(fā)光層、P型摻雜層和ITO層；步驟3采用光刻的方法，在ITO層上的一側(cè)向下刻蝕，刻蝕深度到達(dá)N型摻雜層內(nèi)，形成臺面；步驟4在ITO層上未刻蝕的一側(cè)上制備P型電極；步驟5在臺面上制備N型電極。本發(fā)明具有制作工藝簡單，價格便宜，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用的優(yōu)點。
文檔編號B82Y40/00GK103147125SQ201310060999
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者李傳波, 張春倩, 薛春來, 成步文, 王啟明 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所