基于光辅助电化学的相干多孔硅制备工艺研究

摘要

相干多孔硅(Coherent Porous Silicon, CPS)是空间规则性排列的，孔径尺寸大小均匀有序的多孔硅阵列。背部形貌良好的高长径比相干多孔硅在硅微通道板、环路热管和微针等领域被广泛应用。本文针对相干多孔硅的制备实验展开研究，以 n型硅为研究对象，自主设计搭建光电化学实验装置。研究过程中，采用不同的工艺参数进行光电化学实验，经过机械抛光处理后，用金相显微镜观察刻蚀后相干多孔硅的背部形貌，研究刻蚀电压、电解液温度、HF浓度、光照强度等工艺参数对相干多孔硅背部形貌的影响；同时研究通道尺寸与刻蚀电流密度之间的关系，在考虑电解液扩散限制和暗电流对孔径控制影响的情况下，根据实验数据拟合得到等径相干多孔硅刻蚀电流的控制曲线。研究表明：刻蚀电压为0.6V，电解液温度为23℃，HF浓度为5wt%，光照强度为85mW/cm2的实验条件下制备的相干多孔硅背部形貌良好；并在最优实验条件下，根据刻蚀电流控制曲线控制光照强度，制备出形貌良好的相干多孔硅阵列。

目录

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第一章 绪论

1.1相干多孔硅概述

1.2电化学制备相干多孔硅国内外进展

1.3相干多孔硅的应用

1.4本论文的主要内容及意义

第二章 实验系统设计与构建

2.1系统结构的总体设计

2.2三电极电解池结构设计

2.3 2273恒电位仪控制软件

2.4电解液恒温系统设计

2.5光激发系统设计

第三章 相干多孔硅制备实验

3.1硅的电化学溶解机理

3.2相干多孔硅的制备流程

3.3工艺参数的选取

3.4样品测试

第四章 相干多孔硅制备实验结果分析讨论

4.1工艺参数对相干多孔硅背部形貌的影响

4.2相干多孔硅的通道尺寸控制研究

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

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