[发明专利]一种透明4H-SiC纳米孔阵列的制备方法

说明书

一种透明4H‑SiC纳米孔阵列的制备方法，其包括以下具体步骤：(1)SiC单晶片依次在丙酮、酒精、去离子水清洗，然后在HF:C₂H₅OH＝1:1的溶液中浸泡，除去表面氧化物；(2)按HF:C₂H₅OH:H₂O₂的比例为3:6:1配制电解液；(3)设置脉冲电压各项参数；(4)将4H‑SiC单晶片作为阳极，石墨片作为阴极，平行放置；(5)开启电源，在室温常压下进行电化学刻蚀；(6)制备的薄膜依次经酒精、去离子水冲洗干净，实现透明4H‑SiC纳米孔阵列的制备。所制备的4H‑SiC纳米孔阵列孔结构均匀，为单晶结构。与基体分离时，薄膜结构完整，有望作为功能单元应用在光电器件领域。

技术领域

本发明涉及一种透明4H-SiC纳米孔阵列的制备方法，属材料制备技术领域。

背景技术

SiC 是继第一代(Si)和第二代(GaAs)半导体材料之后发展起来的第三代半导体材料。与其传统体材料相比，SiC 低维纳米结构具有优异的物理和化学性能，比如宽带隙、高临界电场、高电子速率、高热导率、高的化学稳定性、小的介电常数和较好的机械性能等特性，在用作高温、高频、大功率和抗辐射等苛刻环境下的光电器件，具有独特而显著的优势。

考虑到高效光电材料的研发和应用，阵列化纳米结构的实现至关重要，一方面能为后续图案化提供可能，另一方面，由于阵列结构的高度取向，其电子传输方向更为一致，是提高光电器件的关键所在。例如，对于不同取向纳米线场发射阴极，高定向纳米阵列具有最低开启电场、最高发射电流密度和更稳定的发射电流。目前，SiC低维纳米结构阵列的制备已取得一定进展，如实现了SiC纳米阵列从纳米多孔层到纳米带、纳米线的调控，以及SiC纳米线阵列的密度及其掺杂类型的精确调控。纳米孔阵列作为一种新颖的纳米结构，具有较大的比表面积、优异的光传输性能、高的偏振转换和光聚焦特性，在气体探测器、超级电容器、光电催化等方面有广阔的应用前景，近年倍受关注。但目前，关于SiC纳米孔阵列的报道较少，无法实现对SiC纳米孔阵列的精细调控。

另外，目前虽已有不少SiC纳米阵列的报道，但无法获得SiC纳米阵列。例如，采用高温热解法或外延生长法制备的SiC纳米结构阵列，一方面没有制备出SiC纳米孔阵列，另一方面，由于纳米阵列与衬底结合牢固，不能剥离。而之前报道的阳极氧化法制备SiC纳米阵列，虽能够制备出SiC纳米孔阵列的，但没有实现对纳米孔阵列结构的精细调控，也很难实现无损伤剥离。这些不足对促进其功能化应用有很大障碍，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种在室温、常压下制备透明4H-SiC纳米孔阵列的方法，并且可以在不引入外力、不破坏薄膜结构的情况下，使薄膜与基体自然分离。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种透明4H-SiC纳米孔阵列的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

1）将HF、C₂H₅OH与H₂O₂配制成电解液；

2）将清洗后的4H-SiC单晶片作为阳极，石墨片作为阴极，两者平行放置；

3）设置脉冲电压：脉冲电压为15-20V，周期（T）为0.5-1.5s，其中停留时间T_off为0.3-0.6s，循环次数为500-800，最后20-40s内施加恒压力；

4）将制得的薄膜依次经酒精、去离子水清洗，得到透明4H-SiC纳米孔阵列。

本发明主要基于以下反应