專利名稱：大面積p－n結(jié)納米硅線陣列及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米硅線陣列及其制備方法，尤其是涉及一種大面積p-n結(jié)納米硅線陣列及其制備方法，屬于納米材料制備與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
P-n結(jié)硅結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)微電子行業(yè)中具有極其重要的作用，但是硅的一維納米同質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備還少見報(bào)道。C.M.Lieber等人報(bào)道了一維p-n結(jié)納米硅線以及p-n硅線超晶格的合成[參見Gudiksen，M.S.，Lauhon，L.J.，Wang，J.，Smith，D.C.，Lieber，C.M.Nature 415 617-620(2002)]。但是p-n結(jié)納米硅線陣列的制備國(guó)際上還沒有報(bào)道過。
本發(fā)明提供的大面積p-n結(jié)納米硅線陣列，其特征在于所述納米硅線陣列中的硅納米線具有p-n結(jié)結(jié)構(gòu)。
在所述的p-n結(jié)納米硅線陣列中，其腐蝕溶液中含有氫氟酸和硝酸銀，另外還可以加入硝酸鎳。
本發(fā)明提供的一種制備大面積p-n結(jié)納米硅線陣列的方法，其特征在于所述方法依次按如下步驟進(jìn)行(1)配制反應(yīng)溶液，反應(yīng)溶液由氫氟酸和硝酸銀溶液組成，其中氫氟酸濃度為2.5mol/L-10mol/L，硝酸銀濃度為0.01mol/l-0.06mol/l；(2)將經(jīng)過清洗液超聲清洗過的p-n結(jié)硅片浸入盛有上述配制的反應(yīng)溶液的水熱反應(yīng)釜中，封釜；(3)將上述水熱反應(yīng)釜放入烘箱，在30-60℃處理30-60分鐘；(4)取出水熱反應(yīng)釜在空氣中自然冷卻，取出硅片，把硅片表面疏松的銀薄膜去掉后，經(jīng)去離子水清洗和浸泡，自然晾干。
在所述的制備方法中，步驟(1)也可加入濃度為0.02-0.10mol/l硝酸鎳。
在本發(fā)明中，氫氟酸和硝酸銀的作用為產(chǎn)生p-n納米硅線，硝酸鎳則對(duì)p-n結(jié)納米硅線陣列起改善作用。由于本制備方法條件簡(jiǎn)單，不需要高溫，不需要復(fù)雜設(shè)備，因而大大降低了制備的成本。另外所得到的p-n結(jié)納米硅線陣列具有典型的整流效應(yīng)，在微電子和納電子行業(yè)具有重要的應(yīng)用前景。
試驗(yàn)證明它可達(dá)到預(yù)期目的。
圖2為本發(fā)明的p-n結(jié)納米硅線陣列的I-V曲線。
實(shí)施例1首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.01mol/l硝酸銀和0.08mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在50℃處理60分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
實(shí)施例2首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.015mol/l硝酸銀和0.04mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在50℃處理60分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
實(shí)施例3首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.02mol/l硝酸銀和0.08mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在50℃處理45分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
實(shí)施例4首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.03mol/l硝酸銀和0.04mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在50℃處理60分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
實(shí)施例5首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.04mol/l硝酸銀和0.04mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在30℃處理60分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
實(shí)施例6首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.05mol/l硝酸銀和0.04mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在50℃處理60分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
實(shí)施例7首先將配制含有4.6mol/l氫氟酸，0.06mol/l硝酸銀和0.08mol/l硝酸鎳的反應(yīng)溶液裝入水熱反應(yīng)釜中；然后把經(jīng)過無水乙醇，氫氟酸和去離子水超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片放入釜中；在60℃處理30分鐘，經(jīng)去離子水3-4次浸泡清洗，自然晾干后就可獲得p-n結(jié)納米硅線陣列。
權(quán)利要求
1.大面積p-n結(jié)納米硅線陣列，其特征在于所述納米硅線陣列中的硅納米線具有p-n結(jié)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p-n結(jié)納米硅線陣列，其特征在于其腐蝕溶液中含有氫氟酸和硝酸銀，另外還可以加入硝酸鎳。
3.一種制備如權(quán)利要求1所述的大面積p-n結(jié)納米硅線陣列的方法，其特征在于所述方法依次按如下步驟進(jìn)行(1)配制反應(yīng)溶液，反應(yīng)溶液由氫氟酸和硝酸銀溶液組成，其中氫氟酸濃度為2.5mol/L-10mol/L，硝酸銀濃度為0.01mol/l-0.06mol/l；(2)將經(jīng)過清洗液超聲清洗過的單晶p-n結(jié)硅片浸入盛有上述配制的反應(yīng)溶液的水熱反應(yīng)釜中，封釜；(3)將上述水熱反應(yīng)釜放入烘箱，在30-60℃處理30-60分鐘；(4)取出水熱反應(yīng)釜在空氣中自然冷卻后，取出硅片，把硅片表面疏松的銀薄膜去掉后，經(jīng)去離子水清洗和浸泡，自然晾干。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟(1)也可加入濃度為0.02-0.10mol/l硝酸鎳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域的納米硅線陣列及其制備方法。其特征是納米硅線陣列中的硅納米線具有p－n結(jié)結(jié)構(gòu)，所述制備方法為配制氫氟酸和硝酸銀溶液反應(yīng)溶液；將經(jīng)過清洗液超聲清洗過的p－n結(jié)硅片浸入反應(yīng)溶液的水熱反應(yīng)釜中并在30－60℃處理30－60分鐘；冷卻后取出硅片，把硅片表面疏松的銀薄膜去掉后，經(jīng)去離子水清洗和浸泡，自然晾干。在反應(yīng)溶液中，也可加入硝酸鎳。由于本制備方法條件簡(jiǎn)單，低溫制備，因而成本低，節(jié)能，所制備的p－n結(jié)納米硅線陣列具有典型的整流效應(yīng)，在微電子和納電子行業(yè)具有重要的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B33/021GK1454841SQ0313618
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者彭奎慶, 朱靜 申請(qǐng)人:清華大學(xué)