多孔硅在高温退火过程中结构变化的研究
sio2 anneal后的变化
一、SIO2退火的定义SiO2退火是指将SiO2薄膜在一定条件下加热处理，以改善薄膜的结晶性和性能。
二、SiO2退火的条件1. 温度：SiO2退火的温度通常在800°C到1100°C之间，可以根据具体材料和要求进行调整。
2. 时间：SiO2退火的时间也是影响效果的重要因素，一般在30分钟到2小时之间。
3. 环境气氛：SiO2退火的气氛通常选择氮气、氧气或惰性气体，以保持良好的氧化环境。
三、SiO2退火的作用1. 提高SiO2薄膜的结晶性：经过退火处理后，SiO2薄膜晶界清晰，晶粒尺寸增大，晶粒结构更加有序，提高了薄膜的结晶性和稳定性。
2. 改善SiO2薄膜的光学性能：SiO2退火后，薄膜的透明度和折射率得到提高，减少了表面缺陷和光学吸收，从而提高了薄膜的光学性能。
3. 优化SiO2薄膜的机械性能：经过退火处理后，SiO2薄膜的硬度和抗压强度得到提升，使其在实际应用中具有更好的耐磨损和耐腐蚀性能。
四、SiO2退火后的变化1. 表面形貌改善：SiO2薄膜在经过退火处理后，其表面平整度得到提高，表面平整度得到改善，表面质量有所提升。
2. 光学性能增强：SiO2薄膜的透明度和折射率经过退火处理后得到提高，表面缺陷和光学吸收减少，使得薄膜的光学性能得到了增强。
3. 结晶性能优化：SiO2薄膜的结晶性能得到提高，晶界清晰，晶粒尺寸增大，晶粒结构更加有序，提高了薄膜的结晶性能。
五、SiO2退火的应用SiO2退火广泛应用于集成电路、光学薄膜、光学器件、太阳能电池、传感器等领域，以提高SiO2薄膜的性能，拓展其应用范围，满足不同领域的需求。
六、SiO2退火的发展趋势随着科学技术的不断进步和完善，SiO2退火技术也将不断提升和完善，未来可能会出现更加精细化、高效化的SiO2退火工艺，使SiO2薄膜具有更加优越的性能与应用价值。
总结：SiO2退火是一种提高SiO2薄膜性能的重要工艺，其通过改善薄膜的结晶性、光学性能和机械性能，使得SiO2薄膜在集成电路、光学薄膜、光学器件、太阳能电池、传感器等领域得到广泛应用。
电化学阳极氧化时间对多孔硅表面形态及孔隙率影响
黎学明’许林刘强 （重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４） 多孔硅是一种新型纳米结构材料，在光子器件、光电子器件、传感器、载体介质等领域具有应用潜 力，引起人们极大关注Ｉｌ－２１．多孔硅的表面形态和孔隙率是影响多孔硅理化性质的主要因素，而电化学阳 极氧化条件则是影响多孔硅形态和孔隙率的关键．对此，本文拟研究阳极氧化时间对多孔硅的形态和孔 隙率影响规律，为进一步制备高质量多孔硅提供技术支持． １实验 １．１仪器、试剂与材料 ＣＨＩ电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）、ＸＬ３０．ＴＭＰ型扫描电子显徼镜（荷兰ＰＨＩＬＩＰＳ公司）、 ＣＳＰＭ－２０００ＷＥ型原子力显微镜（中国科学院化学研究所本原纳米仪器有限公司）、Ｐ型单晶片（掺Ｂ， 晶面方向（１００），电阻事７一１３Ｑ·ｃｍ，德国Ｗａｋｅｒ化学公司）；ＨＦ、ＨＣｌ、无水乙醇、丙酮、氨水、Ｈ２０２、 等均为分析纯． １．２实验过程
2.会议论文 田甜.肖秀峰.刘榕芳 电化学阳极氧化自组织TiO2纳米管阵列的研究 2006
为了弄清阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理,本文研究了HF浓度W(HF)=0.1～1.0％,电压(5V～30V),时间(20min～120min)对阳极氧 化TiO2纳米管阵列形貌的影响,用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行表征,并通过电流时间变化曲线探讨了TiO2纳米管阵列的形成机理 .结果表明,氧化电压、电解液浓度、氧化时间是影响TiO2纳米管阵列形貌的主要因素,TiO2为不定形结构.只要延长时间,在低浓度W(HF)=0.1％HF溶液中 也能得到TiO2纳米管阵列.阳极氧化的整个过程分为3个阶段,纳米管阵列的形成是场增强氧化、场增强氧化膜溶解和HF化学溶解共同作用并达到动态平衡 的结果.
多孔硅的综合实践
摘要：多孔硅作为一种新型纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，在许多领域具有广泛的应用前景。
本文从多孔硅的制备方法、结构特性、性能特点以及应用领域等方面进行综合实践，旨在为我国多孔硅的研究和应用提供参考。
一、引言多孔硅是一种具有纳米级孔隙结构的半导体材料，由于其独特的结构特性，使其在光电子、催化、能源、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
近年来，随着纳米技术的快速发展，多孔硅的研究与应用越来越受到重视。
本文将从多孔硅的制备方法、结构特性、性能特点以及应用领域等方面进行综合实践，以期为我国多孔硅的研究和应用提供参考。
二、多孔硅的制备方法1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的多孔硅制备方法，通过在高温、高压条件下，将硅烷气体在催化剂的作用下转化为多孔硅。
CVD法具有制备温度低、孔隙率高、可控性强等优点。
2. 溶液浸渍法溶液浸渍法是一种通过将硅片浸入含有氢氟酸、硝酸等溶液中，使硅片表面形成多孔结构的方法。
该方法操作简便，成本低廉，但孔隙率较低。
3. 电化学腐蚀法电化学腐蚀法是一种利用电化学原理，在硅片表面形成多孔结构的方法。
该方法制备的多孔硅具有孔隙率高、结构均匀等优点。
4. 激光烧蚀法激光烧蚀法是一种利用高能激光束烧蚀硅片表面，形成多孔结构的方法。
该方法制备的多孔硅具有孔隙率高、尺寸可控等优点。
三、多孔硅的结构特性1. 孔隙结构多孔硅的孔隙结构是其最重要的结构特性之一，孔隙率、孔径、孔道分布等参数对其性能和应用具有重要影响。
通过调控制备方法，可以实现对多孔硅孔隙结构的精确控制。
2. 表面性质多孔硅表面具有丰富的活性位点，有利于催化、吸附等反应的进行。
表面性质受制备方法、孔径、孔道分布等因素的影响。
3. 电子结构多孔硅的电子结构对其光电子性能具有重要影响。
通过调控制备方法，可以实现对多孔硅电子结构的优化。
四、多孔硅的性能特点1. 光学性能多孔硅具有独特的光学性能，如光吸收系数高、光致发光等。
热退火对多晶硅特性的影响_英文_任丙彦
第26卷 第12期2005年12月半 导 体 学 报CHIN ESE J OURNAL OF SEMICONDUCTORSVol.26 No.12Dec.,2005Received 10J une 2005 Ζ2005Chinese Institute of ElectronicsE ffect of Therm al Annealing on Characteristicsof Polycrystalline SiliconRen Bingyan 1,Gou Xianfang 1,2,Ma Lifen 1,2,Li Xudong 2,Xu Ying 2,and Wang Wenjing 2(1Semiconductor Research I nstit ute ,Hebei Uni versit y of Technolog y ,Tianj in 300130,China )(2B ei j ing S olar Energ y Research I nstit ute ,Bei j i ng 100083,China )Abstract :Oxygen and carbon behaviors and minority 2carrier lifetimes in multi 2crystalline silicon (mc 2Si )used for solar cells are investigated by FTIR and QSSPCD before and after annealing at 750～1150℃in N 2and O 2ambient.For comparison ,the annealing of CZ silicon with nearly the same oxygen and carbon concentrations is also carried out under the same conditions.The results reveal that the oxygen and carbon concentrations of mc 2Si and CZ 2Si have a lesser decrease ,which means oxygen precipitates are not generated ,and grain boundaries in mc 2Si do not affect car 2bon behavior.Bulk lifetime of mc 2Si increases in N 2and O 2ambient at 850,950,and 1150℃,and the lifetime of mc 2Si wafers annealed in O 2are higher than those annealed in N 2,which shows that a lot of impurities in mc 2Si at high temperature annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.Interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers increases lifetime.K ey w ords :polycrystalline silicon ;oxygen ;lifetime EEACC :2520CC LC number :TN30411+2 Document code :A Article ID :025324177(2005)12222942041 IntroductionPolycrystalline Si wafers have become preva 2lent in t he recent p hotovoltaic market.However ,t hey need f urt her quality imp rovement for highly efficient ,low 2co st solar cells.First we must under 2stand t he behaviors of imp urities and defect s in t he polycrystalline Si wafers in more detail.Because t here are grain boundaries and more imp urities and defect s ,mc 2Si material has more complicated p hysi 2cal behavior in high temperat ure annealing t han mono 2crystalline silicon.Oxygen in mc 2Si is a very important imp urity t hat affect s t he elect rical and mechanical properties of silicon material during heat t reat ment s [1].However ,t he formation of oxy 2gen precipitates ,t he variety of minor carrier life 2times ,and t he influence of t he annealing ambient are less investigated for polycrystalline silico n solarcells.In t his paper ,t he effect s of t hermal annealingon oxygen behavior and carrier lifetimes for poly 2crystalline Si wafers are investigated.2 ExperimentThe polycrystalline Si wafers provided by Ba 2yer Solar Corporation in t his experiment were p 2type ,019Ω・cm ,and 285μm t hick.The interstitial oxygen and substit ute carbon concent rations of t he samples were 813×1017and 2×1017cm -3,respec 2tively.For comparison ,p 2type CZ 2Si samples wit h〈100〉orientation ,1～3Ω・cm ,a t hickness of330μm ,and almost t he same oxygen concent ration were also st udied.The samples were cleaned wit h chemical solution ,and Si oxide was removed in an HF (10%)solution.Then t hey were subjected to heat t reat ment at 1260℃for 1h in N 2ambient so as to eliminate t he influence of t hermal history before第12期Ren Bingyan et al.: Effect of Thermal Annealing on Characteristics of Polycrystalline Siliconannealing [2].A single step heat t reat ment was t hen carried out in t he temperat ure range of 750～1150℃for 4h in N 2and O 2ambient.Interstitial ox 2ygen concent rations and minority 2carrier lifetimes before and after annealing were determined by F T 2IR (Fourier transmission inf rared spect ro scopy )and QSSPCD (quasi 2steady state p hotoconductance decay ).Finally ,t he samples were etched by Sirtl or Wright solution and were examined wit h an optical microscope and SEM.3 R esults3.1 Change of the interstitial oxygen concentra 2tions Figures 1and 2show t he profiles of t he inter 2stitial oxygen co ncent ration of CZ 2Si and mc 2Si during single step annealing in t he temperat ure range of 750～1150℃in N 2and O 2ambient.It can be seen t hat t he oxygen concent ration in CZ 2Si and mc 2Si slightly decreases (except for t he light in 2crease in mc 2Si at 950℃).The change of oxygen concentration is almo st uniform in N 2and O 2an 2nealing.This indicates t hat t here is almost no gen 2eration of oxygen p recipitates in CZ 2Si and mc 2Si wafers in N 2or O 2ambient.This has less influence on oxygen concent ration during single step annea 2ling.Fig.1 Interstitial oxygen changes with annealing tem 2perature under N 2and O 2surrounding in CZ 2SiwafersFig.2 Interstitial oxygen changes with annealing tem 2perature under N 2and O 2surrounding in mc 2Si wafers3.2 Change of substitute carbon concentration Carbon in CZ silicon has been reported to have a significant influence on oxygen precipitation dur 2ing heat t reat ment s.In addition ,t here is a much higher carbon concent ration in mc 2Si t han in CZ silicon.Carbon can enhance t he nucleation of oxy 2gen precipitates at low temperatures (<850℃)and does not affect t he amount of oxygen precipitatesat higher temperat ures (>950℃)[2].Carbon con 2centration after annealing was determined by F T 2IR.As shown in Table 1,t he carbon concent ration does not affect t he amount of oxygen precipitate at higher temperat ures in single annealing ,and grain bo undaries in mc 2Si do not affect carbon behavior.Table 1 Change of substitute carbon concentration of mc 2SiT /℃75085095010501150[C s ]/1017cm -3N 2ambient 2.051.92.152.21.6[C s ]/1017cm -3O 2ambient2.4 2.6 2.5 1.8 2.63.3 Change of carrier lifetimeFigures 3and 4show change of carrier lifetimeof silicon wafers during single step annealing in t he temperat ure range of 750～1150℃in N 2and O 2ambient.The lifetime of CZ 2Si wafers after annea 2ling decreases drastically wit h increasing annealing5922半 导 体 学 报第26卷temperat ure but has a recovery at 950℃,which p robably generates many defect s and new recombi 2nation centers ,and some interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers result in life 2time recovery at 950℃.Also ,t he lifetime of CZ 2Si wafers annealed in O 2ambient is lower t han t hose annealed in N 2.This p henomenon is probably due to t he fact t hat during annealing in O 2ambient ,in 2terstitial Si atoms are supplied from a growing SiO 2/Si interface so t hat excess interstitial Si at 2oms might recreate new recombination centers [3].Fig.3 Ratio of minority carrier lifetime changes with annealing temperature under N 2and O 2surrounding in CZ 2SiwafersFig.4 Ratio of minority carrier lifetime changes with annealing temperature under N 2and O 2surrounding in mc 2Si wafersAs shown in Fig.4,t he lifetime of minority carriers in mc 2Si wafers has great increases at 850,950,and 1150℃,respectively.The changes of life 2time in N 2and O 2ambient are almo st t he same.The lifetime of mc 2Si wafers annealing at 1150℃increases 120%in O 2ambient and t he lifetime of mc 2Si wafers annealed in O 2ambient is higher t han t hose annealed in N 2.The reason for t he increase is p robably due to t he fact t hat a lot of imp urities in mc 2Si at high temperat ure annealing diff use to grain boundaries ,greatly reducing recombination centers.On t he ot her hand ,interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers result s in a lifetimeincrease.Fig.5 SEM (500×)(a )and optical micrographs (200×)(b )of defects in the cleavage plane of mc 2Si after annealing at 1050℃4 ConclusionWe conclude t hat t he oxygen concentration of mc 2Si and CZ 2Si had a slight decrease (except for a light increase in mc 2Si at 950℃)in N 2and O 2am 2bient during single 2step annealing ,which means oxygen precipitates were generated.Lower carbon concent ration did not affect t he amount of o xygen p recipitates athigher temperat ures ,and grainbo undaries in mc 2Si did not affect carbon behavior.6922第12期Ren Bingyan et al.: Effect of Thermal Annealing on Characteristics of Polycrystalline SiliconBulk lifetime of mc2Si increased wit h temperat ure in N2ambient at850,950,1150℃,and annealing in O2showed better result s t han in N2.On t he contra2 ry,t he lifetime of CZ2Si annealed in N2or O2de2 creased rapidly.The changes of lifetime and oxygen concentration in N2and O2annealing were almo st t he same.The reason for t he lifetime increase is p robably due to t he fact t hat a lot of imp urities in mc2Si at high temperat ure annealing diff use to grain boundaries,greatly reducing recombination centers.On t he ot her hand,interstitial Si atoms filling vacancies or recombination centers result s in a lifetime increase.R eferences[1] Yang D,Li D S.Oxygen in Czochralski silicon used for solarcells.Solar Energy Materials&Solar Cells,2002,72:133 [2] Yang D,Moeller H J.Effect of heat treat ment on carbon inmulticrystalline silicon.Solar Energy Materials&Solar Cells,2002,72:542[3] Mimura M,Ishikawa S,Saitoh T.Relationship between t her2mal treat ment conditions and minority carrier lifetimes in p2type,FZ Si wafers.Solar Energy Materials&Solar Cells,2001,65:454热退火对多晶硅特性的影响任丙彦1 勾宪芳1,2 马丽芬1,2 励旭东2 许 颖2 王文静2(1河北工业大学半导体研究所,天津 300130)(2北京太阳能研究所,北京 100083)摘要:为研究热退火对太阳电池用多晶硅的影响,在750～1150℃,N2和O2环境下分别对硅片进行热处理.用傅里叶红外光谱仪和准稳态光电导衰减法测量退火前后的氧碳含量和少子寿命的变化.为了比较,对有相同氧碳含量的直拉硅片进行同样处理.结果发现:在多晶和单晶片中氧碳含量下降很小,意味着没有氧沉淀产生,晶界对碳行为影响不大.多晶硅片在N2和O2环境下,850、950和1150℃下退火,少子寿命都有很大提高,并且在O2中退火比N2中退火少子寿命上升得更多,可能由于在高温退火时大量杂质扩散到晶界处,减少了复合中心.另外,间隙硅原子填充了空位或复合中心从而导致寿命提高.关键词:多晶硅;氧;寿命EEACC:2520C中图分类号:TN30411+2 文献标识码:A 文章编号:025324177(2005)12222942042004206210收到Ζ2005中国电子学会7922。
多孔硅电容变化规律及相关探测器研究
多孔硅电容变化规律及相关探测器研究探索Research of Porous silicon capacitance detector目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 选题的目的及意义 (1)1.3 本文的组织结构 (2)第二章多孔硅的制备 (3)2.1 多孔硅的分类 (3)2.2 多孔硅的制成 (3)2.3 多孔硅的性质 (4)第三章多孔硅的湿敏传感器原理 (5)3.1 湿敏传感器研究现状 (5)3.2 多孔硅湿度传感器的感湿机理 (5)3.3 多孔硅湿度传感器的应用前景 (6)第四章实验内容及数据分析 (8)4.1 多孔硅的制备 (8)4.1.1准备工作 (9)4.1.2实验 (10)4.2 多孔硅湿敏特性测试 (13)4.3 数据整合与分析 (14)第五章结论及展望 (16)参考文献17致谢 ................................................. 错误！未定义书签。
摘要打印电子学中，运用喷墨打印机直接打出逻辑电路，即一个智能化的结构。
在电路中掺入不一样的半导体材料就可以实现各种不同的功能，本文就是在叉指电容中掺入多孔硅制成简易的湿敏电容，从而形成一种结构简单，成本低，可用于大规模生产的器件。
在潮湿环境中多孔硅层的微孔对水分子的吸附可改变其介电常数和导电性能。
为了解释变化介电常数的PS层和为优化结构提供理论依据，我们应用阳极氧化技术在单晶硅上生长一层多孔硅薄膜，将薄膜剥离，将多孔硅粉末填入叉指电容，制成二端结构的敏感元件。
在不同湿度环境下，测出其电容值，得到多孔硅RH-C湿度特性曲线。
以便于将多孔硅湿敏电容用在打印电子学中。
关键词：打印电子学，多孔硅，湿敏，电容传感器，RH-C曲线AbstractPrinted electronics, the use of ink-jet printer directly hit logic circuit, that is, an intelligent structure. Incorporation in the different circuits and semiconductor materials can achive a variety of functions, this article is the incorporation of interdigital capacitor made of porous silicon capacitive humidity and easy to form a simple structure, low cost, can be used to large-scale production of the device.PS layer undergoes a change in its dielectric constant and conductivity when exposed to humid atmosphere owing to the adsorption of the water vapour molecules in its micropores. Thus, PS humidity sensor has been studied either by monitoring the change in capacitance or conductance of the PS layer under humidity exposure. In order to explain the change in dielectric constant of PS layer and provide a theoretical basis for optimising the structure of the capacitive sensor, Application of anodic oxidation technology in the single crystal silicon layer grown on porous silicon thin film, spined-off the film, filled in the capacitor, making a sensitive component of two-terminal structure . In different circumstances, its capacitance value measured by porous silicon humidity RH-C curve.Key Words:Printed electronics, porous silicon, humidity,capacitive sensor, RH-C curve引言研究背景自1956年A.Uhlir [1]用阳极腐蚀作硅片的电化学抛光工艺开始，多孔硅的研究就一直有所报道，但直到七十年代中期，由于氧化多孔硅可作为集成电路的介质隔离工艺才真正被广泛研究。
多孔硅简介
光致发光等特性的影响已有较多的认识。
缺点是如果阳极和阴极的相对位置不合适及在 其表面形成氢气泡的绝缘效应引起电解质电流密 度空间的变化，从而导致不均匀腐蚀的发生。
2、双槽电化学法制备多孔硅
双槽电化学方法制备多孔硅的具体做法是将
硅片插入装有腐蚀液的电解槽中间的固定架上，
硅片把电解槽分成两个相互独立的电解槽，用两 片铺片分别面对面放在硅片的两侧作为阴极和阳 极。结构简图如图3所示。 通过改变腐蚀电流的大小，可以得到不同太
简单制备方法
硅在HF溶液中进行电化学腐蚀（单槽和双槽）
多孔硅发光机理的几个模型
多孔硅的发光机理——量子尺寸模型
Canham提出，采用电化学腐蚀的制备的多
孔硅是由密集的、具有纳米量级线度和微米量
级的硅丝组成，形成了所谓的“量子线”。当
空隙密度大于80%时，硅丝间是相互竖立的。 多孔硅的发光被认为是约束在这些量子线上的 激子的辐射复合。
多孔硅的制备
1.单槽电化学制备多孔硅
具体做法是先用真空溅射的方法在清洗好抛光 的硅片背面溅射一层金属铂膜作为电极。 再按照图 所示的方法将直流稳压电源、硅片、电流表、阴极 串联成通路，打开电源即可进行腐蚀。
单槽电化学方法是人们对制备多孔硅研究较 多的一种方法，该方法的 优点是工艺比较成熟，人们对温度、腐蚀液成 分、掺杂、电流密度等制备条件对样品的形貌、
多孔硅简介
纳米氮化硅多孔材料制备及其物性研究
纳米氮化硅多孔材料制备及其物性研究近年来，纳米材料的制备和研究受到了广泛关注。
其中，纳米多孔材料因其特殊的结构和性质，在各个领域都有着广泛的应用，如催化、光催化、吸附、电催化等。
因此，对于纳米多孔材料的制备及其物性研究具有重要的科学意义和实用价值。
本论文研究的是一种纳米氮化硅多孔材料的制备及其物性研究。
在研究中，我们采用了常见的溶胶-凝胶法和后续高温氮化法进行制备。
通过对样品的X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、低温氮气吸附等多种方法对其形貌、结构和孔道特征进行了表征，并对其物性进行了深入研究。
制备与表征首先，我们以硅烷和氨水为原料，在无水乙醇中进行水解缩合，制备出氧化硅凝胶。
然后，将其在高温下进行热处理，使其转变为氮化硅凝胶。
最后，对氮化硅凝胶进行高温氮化处理，得到所需的高纯度氮化硅多孔材料。
通过对制备材料的X射线衍射图谱进行解析，可以看出样品具有明显的典型氮化硅谱线。
同时，扫描电子显微镜表明样品形貌光滑，没有明显的颗粒等不规则结构存在。
透射电子显微镜图像显示样品具有均匀的纳米孔道分布，且有着优异的孔道大小和分布特征。
此外，低温氮气吸附等測量结果显示，样品的比表面积达到了800 m2/g以上。
物性的研究通过对所制备的纳米氮化硅多孔材料的物性进行研究，我们发现了其特殊的结构和性质。
首先，发现样品的孔径可控，且具有连续的孔道结构。
这意味着我们可以通过控制原料比例和处理条件，实现孔径和孔道结构精密调控，进而使其具有更广泛的应用前景。
其次，研究过程中还发现样品具有优异的吸附性能和催化性能。
比如，样品具有良好的抗水蒸气性质、重金属离子吸附性能以及可用于染料脱色等特殊应用场景。
其中，我们将其应用于酸性环境下的脱色反应，得到了极好的脱色效果，并且材料的稳定性也非常高。
最后，我们还发现纳米氮化硅多孔材料具有优异电化学性能。
通过循环伏安法、线性扫描伏安法等测试手段，研究了材料的储能、催化电化学性能等，并发现样品具有极佳的电容量和电化学催化活性。
多孔纳米二氧化硅
多孔纳米二氧化硅多孔纳米二氧化硅是一种具有广泛应用前景的纳米材料，具有特殊的化学和物理性质。
它由许多孔隙组成，这些孔隙的尺寸通常在纳米尺度范围内。
多孔纳米二氧化硅的制备方法多种多样，其中最常用的方法是溶胶-凝胶法。
多孔纳米二氧化硅具有较大的比表面积和高度分散性，因此可以作为催化剂、吸附剂和载体等多个领域的重要材料。
它的独特结构和性质使其在催化反应中具有良好的催化活性和选择性。
例如，多孔纳米二氧化硅可以作为催化剂用于有机化学反应和氧化反应，如氧化烯烃和脱氢反应等。
此外，多孔纳米二氧化硅还可以用于制备高效的吸附剂，用于去除有机污染物、重金属离子和有害气体等。
在药物传递和生物医学领域，多孔纳米二氧化硅也具有重要的应用潜力。
由于其孔隙结构和较大的比表面积，多孔纳米二氧化硅可以用作药物的载体，实现药物的控释和靶向释放。
此外，多孔纳米二氧化硅还可以通过调控孔隙结构和表面性质来实现对生物分子的选择吸附和分离。
这使得它在生物传感器、生物标记和生物分析等领域具有广泛的应用前景。
除了在催化和生物医学领域的应用外，多孔纳米二氧化硅还可以用于能源存储和转换等领域。
由于其较大的比表面积和可调控的孔隙结构，多孔纳米二氧化硅可以作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等能源存储器件。
此外，多孔纳米二氧化硅还可以用于太阳能电池、燃料电池和光催化等领域，以实现能源的高效转换和利用。
多孔纳米二氧化硅的制备方法有溶胶-凝胶法、模板法、硅藻土法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。
该方法通过控制溶胶的成分、浓度和pH值等参数，可以制备出具有不同孔隙结构和尺寸的多孔纳米二氧化硅材料。
此外，还可以通过调控溶胶的凝胶过程和后续的热处理过程，进一步改变多孔纳米二氧化硅的孔隙结构和物理化学性质。
多孔纳米二氧化硅作为一种具有特殊结构和性质的纳米材料，在催化、吸附、药物传递、生物医学和能源存储转换等领域具有广泛的应用前景。
随着制备方法的不断改进和研究的深入，相信多孔纳米二氧化硅会在更多领域发挥其重要作用，为人类社会的发展带来更多的机遇和挑战。
多孔真空硅和气凝胶
多孔真空硅和气凝胶引言：多孔材料在科学研究和工程应用中具有广泛的应用前景。
多孔真空硅和气凝胶作为两种重要的多孔材料，具有独特的结构和性能，被广泛研究和应用于各个领域。
本文将就多孔真空硅和气凝胶的结构、制备方法、性能和应用进行详细介绍。
一、多孔真空硅1. 结构多孔真空硅是由硅材料制成的具有高度开放孔隙结构的材料。
其孔隙结构呈现连通的三维网络状，具有高比表面积和大孔隙体积。
多孔真空硅的孔径可调控，可在纳米尺度至微米尺度之间。
2. 制备方法多孔真空硅的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、蒸发法和模板法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。
通过将硅源与溶剂和表面活性剂混合，形成胶体溶胶，随后经过凝胶、干燥和高温处理等步骤，最终得到多孔真空硅材料。
3. 性能多孔真空硅具有优异的性能，主要包括以下几个方面：(1) 高比表面积：多孔真空硅的孔隙结构使其具有极高的比表面积，有利于吸附和催化反应等表面相关过程的进行。
(2) 低密度：多孔真空硅的孔隙结构使其具有较低的密度，有利于减轻材料的重量，提高材料的比强度。
(3) 良好的热稳定性：多孔真空硅具有良好的热稳定性，可以在高温环境下稳定存在。
(4) 良好的化学稳定性：多孔真空硅对一些酸、碱和有机溶剂等具有一定的化学稳定性，具有广泛的应用潜力。
4. 应用多孔真空硅具有广泛的应用前景，主要应用于以下几个领域：(1) 催化剂载体：多孔真空硅具有高比表面积和大孔隙体积，可以作为优良的催化剂载体，用于催化反应的催化剂的固定和分散。
(2) 气体吸附材料：多孔真空硅具有高度开放的孔隙结构，可用于气体吸附材料，如气体分离、气体储存等领域。
(3) 光学材料：多孔真空硅具有调控孔径的能力，可用于制备光学材料，如光学波导、光学滤波器等。
(4) 生物医学应用：多孔真空硅具有良好的生物相容性，可用于药物传递、生物成像和组织工程等领域。
二、气凝胶1. 结构气凝胶是一种具有高度开放孔隙结构的固体材料，其孔隙结构呈现连通的三维网络状，具有高比表面积和大孔隙体积。
多孔硅材料
3.3多孔硅的化学性质
硅外观呈黑色,多孔硅的外观总是呈现红,橙或黄等色彩.这种颜色变化似乎 是和孔隙度相关的.而且,多孔硅在可见光区出现强烈的荧光,其波长随样品 不同可以从近红外蓝移到550nm;室温时的荧光强度大到甚至在μW级功率 的蓝,绿激光照射下也能用肉眼观察到.
5.5 发光器件
由于多孔硅在近红外和可见区辐射强烈的荧光,故可制造带有光源的大规模 集成电路.制作过程是先再p型衬底上形成多孔硅,然后在背面形成欧姆接触,在多 孔硅上淀积一层半透明的Au膜.
5.3 传感器与微结构
由于多孔硅的多孔性,气体进入多孔硅会改变其介电常数.借助这一原理可以用 多孔硅作气敏,湿敏传感器和离子敏感场效应晶体管.工艺是正在多孔硅上蒸铝, 光刻成网状结构.金属和多孔硅的接触形成了肖特基势垒.
5.4 探测衬底的掺杂分布
衬底掺杂是集成电路的基本工艺之一,测量杂质分布对科研和工艺过程控制都 有重要意义.硅的阳极腐蚀特性与掺杂浓度有关,可以利用其腐蚀特性探测杂质 的分布.
5. 多孔硅的应用
5.1 绝缘体上硅材料
绝缘体上硅材料是制备超大规模集成电路的一种重要材料.由于多孔硅的多孔 性,气体容易扩散进去,在短时间内可氧化数μm,可以制成SOI结构.
5.2 隐瞒导电层
用多孔硅可以制备出隐瞒导电的硅化物.其工艺流程为:(a)在硅衬底中光刻窗口 ,形成多孔硅;(b)淀积金属;(c)用快速热处理使之硅化;(d)除去没反应的金属和掩 膜.
直至今日，对于多孔硅的形成机理存在争论。不同学者提出了主要包 括研究模型：扩散限制模型、场强化模型、表面弯曲模型、耗尽层模 型和量子限制模型。
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ｃ ｒ ｏａｉｎｏ ｍｅｉ ） 准 法清 洗 单 晶硅 片 ， 清 洗 ｏｐ ｒｔ ｆ ｏ ａ ｒ ａ标 ｃ 将 干净 的硅片 置于 单 槽 电解 池 中进 行 电化 学 腐 蚀 ， 蚀 腐 液 为 （ （ ０ ） （ 水 乙醇 （ ＨＦ ４ ）： 无 分析 纯 ） ： １：１ ， ）＝ ＝ ）
２ 实 验
采用 Ｐ型 （ ０ ） 面抛 光单 晶硅 片 ， １０单 电阻率为０ ０ ．１
～
００ Ｑ ・ Ｉ， ．２ Ｃｌ其厚 度 为 ６ ５ ｍ。首 先 用 Ｒ Ａ （ａ ｉ Ｉ ２ｆ Ｃ ｒｄｏ
他们利 用这 种工 艺 ， 功地 分 别 在玻 璃 和柔 性衬 底 上 成 制备 了直径 达 １ ０ ５ ｍｍ 的单 晶硅 薄膜 ， 制备 的 电池 厚度
反 应 在 无 光 照 的 条 件 下 进 行 ， 硅 片 抛 光 一 侧 形 成 多 在 孔 硅 。 实 验 中 ， 过 改 变 腐 蚀 电流 密 度 和 腐 蚀 时 间 ， 通 分 别 形 成 了 不 同 结 构 的 多 孑 硅 层 样 品 。将 腐 蚀 好 的 多 孔 Ｌ
理 ， 从 热 力 学 角 度 对 其 微 观 机 制 进 行 了 讨 论 。 实验 并
和理论 分析 的结 果 均表 明 ， 多孔硅 的初 始孔 径 存在 一 个 临界 值 ， 始孔径 小 于此 临界值 时 ， 初 孔在 高温退 火 中
有 收 缩 的 趋 势 ； 之 ， 始 孔 径 大 于 此 ， 值 时 ， 有 反 初 临界 孔
变大的趋势 。
关键词 ： 多子 硅 ； Ｌ 高温退 火 ； 曼谱 ； 拉 形核理 论
中 图 分 类 号 ： ０ ８ ； ２ ． ７ １ Ｏ５ ２ １ 文献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：∞ １９ ３ （０ ０ １ －０ ００ １ －７ １ ２ １ ）２２ ６ —４
温 退火过 程 中的结构 变 化能够 为设 计合 适 的多孔 层 提 供 可靠 的数据 ， 对 于 后续 太 阳 电池 器件 的制 备 非 常 这
然而， 人们 的研 究发 现 ， Ｌ 的形状 在 随后 的退 火 工 多孑 硅 艺 中并不是 固定 不 变 的 。在 本 文 中 ， 们 利 用 单槽 电 我 化学 腐蚀方 法 制备 了多 孑 硅样 品 ， 究 了多 孔 硅退 火 Ｌ 研 过程 前后 的结构 变 化 ， 首 次 尝试 用 晶体 生 长 中 的形 并
约 为 ４ ｆ ， 池 的 效 率 分 别 达 到 了 １ ． （ 移 至 玻 ０ｍ 电 ６６ 转 璃 衬 底 上 ） １ ． （ 移 至 柔 性 衬 底 上 ） ２ ０ 和 ４６ 转 ＿。 ０９ ３ 年 ， 们 制 备 出 了 自支 撑 的 多 晶 硅 薄 膜 ， 利 用 这 种 他 并 工 艺 在 柔 性 衬 底 上 制 备 了 效 率 超 过 １ 的 太 阳 电 ７
摘 要 ： 采 用 电 化 学 腐 蚀 的 方 法 制 备 了 不 同孔 径 的
价衬 底带来 的杂 质扩 散 ， 底 与 晶 硅 薄膜 的晶 格 不 匹 衬 配等 缺点 均不 复存在 ， 因而可获 得高 质量 的晶硅 薄膜 。 在多孔 硅层 转 移工 艺 中 ， 高温 退 火 起 到 了很 关 键 的作 用 。经 过 高温退 火后 ， 一方 面 ， 层 的／ ４ 层 能否 上 ｂ Ｌ 恢 复 准单 晶状态 ， 对外 延硅 薄膜 的质量 至 关重 要 ， 而外 延 硅薄 膜 的质量 又 直 接 影 响到 太 阳电 池器 件 的性 能 ； 另 一方 面 ， 层 的大孔层 能否 发生 孔 的扩展 ， 而有 利 下 从 于随后 的剥 离过 程 中 与原 始 单 晶 硅 衬底 发 生 分 离 ， 决
积 上制 备 的 １ ＃ 厚 的 电池 的转 换 效 率 为 １ ． ［ 。 ２ｍ ２５ １ ｊ
比利 时 的微 电 子 研 究 中 心 （ＭＥ 首 次 成 功 制 备 了 自 Ｉ Ｃ）
支撑 的 多 孔 硅 薄 膜 ， ５ ｍ× ５ｍ 面 积 上 制 备 的 仅 在 ｃ ｃ
１ｍ 厚 的 电池 的转 换效 率 为 ２ ６ ｊ ｆ ． 。德 国 的 Ｓ ｕｔ ｔｔ— ｇ ｒ 大 学 在 这 一 技 术 领 域 走 在 了世 界 的 前 列 ， ０ ６年 ａｔ ２０
定 着 层 转 移 工 艺 的 最 终 成 败 。 因 此 ， 究 多 孑 硅 在 高 研 Ｌ
多孔硅 薄 膜样 品 ， 并在 １ ５ ０ ０Ｃ高 温 下进行 了退 火。采
用扫 描 电镜 和 拉 曼 光 谱 对 多 孔 硅 退 火前 后 结 构 的 变 化 进 行 了观 察 ， 据 晶 体 形 核 理 论 分 析 了孔 径 变 化 的 机 根
助
材
料
２１ 年第１ 期（１ ００ ２ ４） 卷
多孑 硅 在 高温 退 火 过 程 中结构 变 化 的研 究 Ｌ
蔡 红 沈 鸿烈 黄 海 宾 唐 正 霞 鲁林 峰 沈剑 沧。 ， ， ， ， ，
（ ． 京航空 航天 大学 材料 科学 与技术 学 院 ， １南 江苏 南 京 ２ ０ １ ； １ ０ ６ ２ 南京 大学 物理 系 固体微结 构物 理 国家 重点 实验 室 ， 苏 南 京 ２ ０ ９ ） ． 江 １０ ３
核 理 论 对 多 孔 硅 在 高 温 退 火 过 程 中结 构 变 化 的 机 理 进 行 了分析 和研究 。
技术 （ａ ｅ ｒｎ ｆｒ ｒｃｓｅ） １ｙ ｒ ａ ｓｅ ｏｅｓ ｓ制Hale Waihona Puke 硅薄 膜太 阳 电池 的 ｔ ｐ
报 道 日益 增 多 。 日本 Ｓ ｎ ｏ ｙ公 司用 这 种 工 艺 在 ４ｍ。 ｃ 面
重要 。
１ 引 言
目前 ， 在薄 膜太 阳电池 的研发 中， 晶硅 薄 膜太 阳 多 电池 因 同时具有 迁移率 高 、 本低 、 成 可大 面 积制 备 的优
点 ， 为 当 前 的研 究 热 点 。近 年 来 ， 用 多 孑 硅 层 转 移 成 利 Ｌ
多 孔 硅 的初 始 孑 径 和 形 状 决 定 着 多 孔 硅 的 特 性 。 Ｌ