[发明专利]一种调控半导体腐蚀区域的方法

说明书

本发明提供了一种调控半导体腐蚀区域的方法，属于纳米半导体材料技术领域；包括：将氢氟酸和金属盐溶液混合，得到沉积液；将氢氟酸和氧化剂混合，得到腐蚀液；将半导体衬底浸入沉积液中进行沉积；沉积后得到的衬底进行处理，使得衬底表面湿润状态不同；再进行腐蚀，得到纳米半导体材料。本发明通过调控沉积后衬底的表面浸润状态，使得腐蚀区域既可以与金属的覆盖区域完全吻合，也可以使腐蚀区域大于金属的覆盖区域，从而可以根据不同需要使得纳米半导体材料具有优异的光电、热电及电化学性能。实施例的结果显示，干燥处理后制备的纳米半导体材料的腐蚀区域与金属的覆盖区域完全吻合，纳米线阵列较为致密且均匀。

技术领域

本发明涉及纳米半导体材料技术领域，尤其涉及调控半导体腐蚀区域的方法。

背景技术

以硅为代表的半导体材料在未来的科技能源领域，包括芯片、存储元件、太阳能电池、锂离子电池、热电材料、激光器、人工光合作用等领域有广阔的发展空间。

现有技术中采用金属辅助化学刻蚀技术制备半导体纳米线阵列，但该方法目前制备的纳米线随机性较强，在不同应用领域中的应用存在一系列问题。例如在太阳能电池中，需要材料具有更高的光吸收率，在锂离子电池和热电材料中，则需要使材料表现出更细小的尺寸。目前相对容易实现的方式是通过改变催化剂的沉积工艺，从而调控催化剂的形貌，进而控制腐蚀区域。然而催化剂一般采用金、银、铂等贵金属材料，扩大腐蚀区域会产生更多贵金属的浪费，同时针对不用的应用情况反复调整催化剂沉积工艺也不利于大规模批量生产。因此，如何调控腐蚀区域获得不同形貌特征的纳米线结构是当前技术的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控半导体腐蚀区域的方法，本发明方法用于在制备纳米半导体材料阵列时可根据应用情况进行腐蚀区域的调控。且该过程无需改变催化剂的沉积工艺，为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种调控半导体腐蚀区域的方法，该方法应用于纳米半导体材料制备过程，包括如下步骤：

(1)将氢氟酸和金属盐溶液混合，得到沉积液；

(2)将氢氟酸和氧化剂混合，得到腐蚀液；

(3)将半导体衬底浸入所述步骤(1)得到的沉积液中进行沉积，然后进行干燥，得到干燥衬底；

或，将半导体衬底浸入所述步骤(1)得到的沉积液中进行沉积，沉积完成后，衬底始终不离开水溶液，得到湿润衬底；

(4)对所述步骤(3)沉积后得到的衬底进行处理以调节衬底表面湿润度；

(5)将所述步骤(3)得到的不同湿润状态衬底分别浸入所述步骤(2)得到的腐蚀液中进行腐蚀，分别实现小区域腐蚀和大区域腐蚀过程；

所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序。

优选地，所述步骤(1)中氢氟酸的浓度为1～5mol/L。

优选地，所述步骤(1)金属盐溶液中的金属元素包括金、银和铂中的一种；所述金属盐溶液的浓度为0.005～0.2mol/L。

优选地，所述步骤(1)氢氟酸中的氟化氢和金属盐溶液中金属盐的物质的量之比为225：(0.02～4)。

优选地，所述步骤(2)中氧化剂包括过氧化氢溶液、铁盐溶液和氧气中的一种。

优选地，所述过氧化氢溶液的浓度和铁盐溶液中铁离子的浓度独立地为5～10mol/L。

优选地，所述步骤(2)中氢氟酸的浓度为0.25～5mol/L。

优选地，所述步骤(3)中半导体衬底包括硅、锗、碳化硅、砷化镓和氮化镓中的一种。

优选地，所述步骤(3)中沉积的时间为1～30min。