注册 English

基于宏观金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的研究

刘琳 ,  李志胜 ,  胡慧东 ,  宋维力

downloadPDF
引用本文: 刘琳, 李志胜, 胡慧东, 宋维力. 基于宏观金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的研究[J]. 物理化学学报, 2016, 32(4): 1019-1028. doi: 10.3866/PKU.WHXB201602183 shu
Citation:  LIU Lin, LI Zhi-Sheng, HU Hui-Dong, SONG Wei-Li. Insight into Macroscopic Metal-Assisted Chemical Etching for Silicon Nanowires[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2016, 32(4): 1019-1028. doi: 10.3866/PKU.WHXB201602183 shu

基于宏观金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的研究

  • 1.

    1. 华北电力大学可再生能源学院, 新能源电力系统国家重点实验室, 北京 102206;

  • 2.

    2. 北京师范大学, 能量转换与存储材料北京市重点实验室, 北京 100875;

  • 3.

    3. 北京科技大学新材料技术研究院, 北京 100083

    • 通讯作者: 刘琳
  • 基金项目:

    中国博士后科学基金面上项目(2014M560934) (2014M560934)

    中央高校基本科研业务费项目(2015QN16)资助 (2015QN16)

摘要: 分别利用镀银的硅衬底和铂丝电极作为原电池反应中的阴极和阳极,基于金属辅助化学刻蚀采用宏观原电池的方法制备硅纳米线,深入研究了该法制备硅纳米线阵列的机理。通过改变电连接、镀银、刻蚀参数、硅衬底和光照等实验条件,系统地研究了所得硅纳米线形貌与其对应短路电流的关系,实验发现短路电流与硅纳米线长度有一定的对应关系。文章中所提出的模型旨在从根本上解决金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的机理。最后对这种方法所具有的潜在应用价值进行了展望和讨论。

English

    1. [1]

      (1) Brodoceanu, D.; Alhmoud, H. Z.; Elnathan, R.; Delalat, B.; Voelcker, N. H.; Kraus, T. Nanotechnology 2016, 27, 075301. doi: 10.1088/0957-4484/27/7/075301(1) Brodoceanu, D.; Alhmoud, H. Z.; Elnathan, R.; Delalat, B.; Voelcker, N. H.; Kraus, T. Nanotechnology 2016, 27, 075301. doi: 10.1088/0957-4484/27/7/075301

    2. [2]

      (2) Cao, M. S.; Yang, J.; Song, W. L.; Zhang, D. Q.;Wen, B.; Jin, H. B.; Hou, Z. L.; Yuan, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 6948. doi: 10.1021/am3021069(2) Cao, M. S.; Yang, J.; Song, W. L.; Zhang, D. Q.;Wen, B.; Jin, H. B.; Hou, Z. L.; Yuan, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 6948. doi: 10.1021/am3021069

    3. [3]

      (3) Cao, M. S.; Song, W. L.; Hou, Z. L.; Yang, J. Carbon 2010, 48, 788. doi: 10.1016/j.carbon.2009.10.028(3) Cao, M. S.; Song, W. L.; Hou, Z. L.; Yang, J. Carbon 2010, 48, 788. doi: 10.1016/j.carbon.2009.10.028

    4. [4]

      (4) Cao, M. S.; Shi, X. L.; Fang, X. Y.; Jin, H. B.; Hou, Z. L.; Zhou, W.; Chen, Y. J. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 203110. doi: 10.1063/1.2803764(4) Cao, M. S.; Shi, X. L.; Fang, X. Y.; Jin, H. B.; Hou, Z. L.; Zhou, W.; Chen, Y. J. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 203110. doi: 10.1063/1.2803764

    5. [5]

      (5) Zhou, X.; Sun, M. Q.;Wang, G. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 975. [周晓, 孙敏强, 王庚超. 物理化学学报, 2016, 32, 975.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201601281(5) Zhou, X.; Sun, M. Q.;Wang, G. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 975. [周晓, 孙敏强, 王庚超. 物理化学学报, 2016, 32, 975.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201601281

    6. [6]

      (6) Wang, J. D.; Peng, T. J.; Xian, H. Y.; Sun, H. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 90. [汪建德, 彭同江, 鲜海洋, 孙红娟. 物理化学学报, 2015, 31, 90.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201411202(6) Wang, J. D.; Peng, T. J.; Xian, H. Y.; Sun, H. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 90. [汪建德, 彭同江, 鲜海洋, 孙红娟. 物理化学学报, 2015, 31, 90.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201411202

    7. [7]

      (7) Hu, R. J.;Wang, J.; Zhu, H. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 1997. [胡瑞金, 王兢, 朱慧超. 物理化学学报, 2015, 31, 1997.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201508241(7) Hu, R. J.;Wang, J.; Zhu, H. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 1997. [胡瑞金, 王兢, 朱慧超. 物理化学学报, 2015, 31, 1997.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201508241

    8. [8]

      (8) Wagner, R. S.; Ellis, W. C. Appl. Phys. Lett. 1964, 4, 89. doi: 10.1063/1.1753975(8) Wagner, R. S.; Ellis, W. C. Appl. Phys. Lett. 1964, 4, 89. doi: 10.1063/1.1753975

    9. [9]

      (9) Lee, G.;Woo, Y. S.; Yang, J. E.; Lee, D. H.; Kim, C. J.; Jo, M. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 7366. doi: 10.1002/anie.v48:40(9) Lee, G.;Woo, Y. S.; Yang, J. E.; Lee, D. H.; Kim, C. J.; Jo, M. H. Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 7366. doi: 10.1002/anie.v48:40

    10. [10]

      (10) Kolasinski, K.W. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2005, 9, 73. doi: 10.1016/j.cossms.2006.03.004(10) Kolasinski, K.W. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2005, 9, 73. doi: 10.1016/j.cossms.2006.03.004

    11. [11]

      (11) Lehmann, V.; Stengl, R.; Luigart, A. Mater. Sci. Eng. B 2000, 69, 11. doi: 10.1016/S0921-5107(99)00286-X(11) Lehmann, V.; Stengl, R.; Luigart, A. Mater. Sci. Eng. B 2000, 69, 11. doi: 10.1016/S0921-5107(99)00286-X

    12. [12]

      (12) Peng, K. Q.;Wu, Y.; Fang, H.; Zhong, X. Y.; Xu, Y.; Zhu, J. Angew. Chem. Int. Edit. 2005, 44, 2737. doi: 10.1002/anie.200462995(12) Peng, K. Q.;Wu, Y.; Fang, H.; Zhong, X. Y.; Xu, Y.; Zhu, J. Angew. Chem. Int. Edit. 2005, 44, 2737. doi: 10.1002/anie.200462995

    13. [13]

      (13) Peng, K. Q.; Zhu, J. Electrochim. Acta 2004, 49, 2563. doi: 10.1016/j.electacta.2004.02.009(13) Peng, K. Q.; Zhu, J. Electrochim. Acta 2004, 49, 2563. doi: 10.1016/j.electacta.2004.02.009

    14. [14]

      (14) Liu, L.; Peng, K. Q.; Hu, Y.;Wu, X. L.; Lee, S. T. Adv. Mater. 2014, 26, 1410. doi: 10.1002/adma.201304327(14) Liu, L.; Peng, K. Q.; Hu, Y.;Wu, X. L.; Lee, S. T. Adv. Mater. 2014, 26, 1410. doi: 10.1002/adma.201304327

    15. [15]

      (15) Huang, Z. P.; Geyer, N.;Werner, P.; Boor, J. D.; Gösele, U. Adv. Mater. 2011, 23, 285. doi: 10.1002/adma.v23.2(15) Huang, Z. P.; Geyer, N.;Werner, P.; Boor, J. D.; Gösele, U. Adv. Mater. 2011, 23, 285. doi: 10.1002/adma.v23.2

    16. [16]

      (16) Hochbaum, A. I.; Chen, R.; Delgado, R. D.; Liang, W. J.; Garnett, E. C.; Najarian, M.; Majumdar, A.; Yang, P. D. Nature 2008, 451, 163. doi: 10.1038/nature06381(16) Hochbaum, A. I.; Chen, R.; Delgado, R. D.; Liang, W. J.; Garnett, E. C.; Najarian, M.; Majumdar, A.; Yang, P. D. Nature 2008, 451, 163. doi: 10.1038/nature06381

    17. [17]

      (17) Brammer, K. S.; Choi, C.; Oh, S.; Cobb, C. J.; Connelly, L. S.; Loya, M.; Kong, S. D.; Jin, S. Nano Lett. 2009, 9, 3570. doi: 10.1021/nl901769m(17) Brammer, K. S.; Choi, C.; Oh, S.; Cobb, C. J.; Connelly, L. S.; Loya, M.; Kong, S. D.; Jin, S. Nano Lett. 2009, 9, 3570. doi: 10.1021/nl901769m

    18. [18]

      (18) Liu, L.;Wang, Y. T. Acta Phys. Sin. 2015, 64, 148201. doi: 10.7498/aps.64.148201(18) Liu, L.;Wang, Y. T. Acta Phys. Sin. 2015, 64, 148201. doi: 10.7498/aps.64.148201

    19. [19]

      (19) Liu, L. Sci. China Tech. Sci. 2015, 58, 362. doi: 10.1007/ s11431-014-5740-9(19) Liu, L. Sci. China Tech. Sci. 2015, 58, 362. doi: 10.1007/ s11431-014-5740-9

    20. [20]

      (20) Tsujino, K.; Matsumura, M. Adv. Mater. 2005, 17, 1045. doi: 10.1002/adma.200401681(20) Tsujino, K.; Matsumura, M. Adv. Mater. 2005, 17, 1045. doi: 10.1002/adma.200401681

    21. [21]

      (21) Liu, L. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 9631. doi: 10.1039/C4TC01431F(21) Liu, L. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 9631. doi: 10.1039/C4TC01431F

    22. [22]

      (22) Ashruf, C. M. A.; French, P. J.; Bressers, P. M. M. C.; Kelly, J. J. Sens. Actuators 1999, 74, 118. doi: 10.1016/S0924-4247(98)00340-9(22) Ashruf, C. M. A.; French, P. J.; Bressers, P. M. M. C.; Kelly, J. J. Sens. Actuators 1999, 74, 118. doi: 10.1016/S0924-4247(98)00340-9

    23. [23]

      (23) Ashruf, C. M. A.; French, P. J.; Sarro, P. M.; Kazinczi, R.; Xia, X. H.; Kelly, J. J. J. Micromech. Microeng. 2000, 10, 505. doi: 10.1088/0960-1317/10/4/304(23) Ashruf, C. M. A.; French, P. J.; Sarro, P. M.; Kazinczi, R.; Xia, X. H.; Kelly, J. J. J. Micromech. Microeng. 2000, 10, 505. doi: 10.1088/0960-1317/10/4/304

    24. [24]

      (24) Xia, X. H.; Ashruf, C. M. A.; French, P. J.; Kelly, J. J. Chem. Mater. 2000, 12, 1671. doi: 10.1021/cm9912066(24) Xia, X. H.; Ashruf, C. M. A.; French, P. J.; Kelly, J. J. Chem. Mater. 2000, 12, 1671. doi: 10.1021/cm9912066

    25. [25]

      (25) Kelly, J. J.; Xia, X. H.; Ashruf, C. M. A.; French, P. J. IEEE Sens. J. 2001, 1, 127. doi: 10.1109/JSEN.2001.936930(25) Kelly, J. J.; Xia, X. H.; Ashruf, C. M. A.; French, P. J. IEEE Sens. J. 2001, 1, 127. doi: 10.1109/JSEN.2001.936930

    26. [26]

      (26) Song, Y. Y.; Gao, Z. D.; Kelly, J. J.; Xia, X. H. Electrochem. Solid-State Lett. 2005, 8, C148. doi: 10.1149/1.2033616(26) Song, Y. Y.; Gao, Z. D.; Kelly, J. J.; Xia, X. H. Electrochem. Solid-State Lett. 2005, 8, C148. doi: 10.1149/1.2033616

    27. [27]

      (27) Huang, Z. P.; Geyer, N.; Liu, L.F.; Li, M. Y.; Zhong, P. Nanotechnology 2010, 21, 465301. doi: 10.1088/0957-4484/21/46/465301(27) Huang, Z. P.; Geyer, N.; Liu, L.F.; Li, M. Y.; Zhong, P. Nanotechnology 2010, 21, 465301. doi: 10.1088/0957-4484/21/46/465301

    28. [28]

      (28) Chourou, M. L.; Fukami, K.; Sakka, T.; Virtanen, S.; Ogata, Y. H. Electrochim. Acta 2010, 55, 903. doi: 10.1016/j.electacta.2009.09.048(28) Chourou, M. L.; Fukami, K.; Sakka, T.; Virtanen, S.; Ogata, Y. H. Electrochim. Acta 2010, 55, 903. doi: 10.1016/j.electacta.2009.09.048

    29. [29]

      (29) Kim, J.; Rhu, H.; Lee, W. J. Mater. Chem. 2011, 15889. doi: 10.1039/C1JM13831F(29) Kim, J.; Rhu, H.; Lee, W. J. Mater. Chem. 2011, 15889. doi: 10.1039/C1JM13831F

    30. [30]

      (30) Weisse, J. M.; Lee, C. H.; Kim, D. R.; Cai, L.; Rao, P. M.; Zheng, X. Nano Lett. 2013, 13, 4362. doi: 10.1021/nl4021705(30) Weisse, J. M.; Lee, C. H.; Kim, D. R.; Cai, L.; Rao, P. M.; Zheng, X. Nano Lett. 2013, 13, 4362. doi: 10.1021/nl4021705

    31. [31]

      (31) Lai, C. Q.; Zheng, W.; Choi, W. K.; Thompson, C. V. Nanoscale 2015, 7, 11123. doi: 10.1039/C5NR01916H(31) Lai, C. Q.; Zheng, W.; Choi, W. K.; Thompson, C. V. Nanoscale 2015, 7, 11123. doi: 10.1039/C5NR01916H

    32. [32]

      (32) Huang, Z. P.; Zhang, X. X.; Reiche, M.; Liu, L. F.; Lee, W.; Shimizu, T.; Senz, S.; Gösele, U. Nano Lett. 2008, 8, 3046. doi: 10.1021/nl802324y(32) Huang, Z. P.; Zhang, X. X.; Reiche, M.; Liu, L. F.; Lee, W.; Shimizu, T.; Senz, S.; Gösele, U. Nano Lett. 2008, 8, 3046. doi: 10.1021/nl802324y

    33. [33]

      (33) Huang, Z. P.; Shimizu, T.; Senz, S.; Zhang, Z.; Zhang, X. X.; Lee, W.; Geyer, N.; Gösele, U. Nano Lett. 2009, 9, 2519. doi: 10.1021/nl803558n(33) Huang, Z. P.; Shimizu, T.; Senz, S.; Zhang, Z.; Zhang, X. X.; Lee, W.; Geyer, N.; Gösele, U. Nano Lett. 2009, 9, 2519. doi: 10.1021/nl803558n

    34. [34]

      (34) VanDjlk, H. J. A.; de Jonge, J. J. Electrochem. Soc. 1970, 177, 553. doi: 10.1149/1.2407568(34) VanDjlk, H. J. A.; de Jonge, J. J. Electrochem. Soc. 1970, 177, 553. doi: 10.1149/1.2407568

    35. [35]

      (35) Theunissen, M. J. J.; Appels, J. A.; Verkuylen, W. H. C.G. J. Electrochem. Soc. 1970, 117, 959. doi: 10.1149/1.2407698(35) Theunissen, M. J. J.; Appels, J. A.; Verkuylen, W. H. C.G. J. Electrochem. Soc. 1970, 117, 959. doi: 10.1149/1.2407698

    36. [36]

      (36) Meek, R. L. J. Electrochem. Soc. 1971, 118, 437. doi: 10.1149/1.2408076 doi: 10.1149/1.2408076(36) Meek, R. L. J. Electrochem. Soc. 1971, 118, 437. doi: 10.1149/1.2408076 doi: 10.1149/1.2408076

    37. [37]

      (37) Föll, H. Appl. Phys. A 1991, 53, 8. doi: 10.1007/BF00323428(37) Föll, H. Appl. Phys. A 1991, 53, 8. doi: 10.1007/BF00323428

    38. [38]

      (38) Lehmann, V. J. Electrochem. Soc.1993, 140, 2836. doi: 10.1149/1.2220919(38) Lehmann, V. J. Electrochem. Soc.1993, 140, 2836. doi: 10.1149/1.2220919

    39. [39]

      (39) Bertagna, V.; Plougonven, C.; Rouelle, F.; Chemla, M. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 3532. doi: 10.1149/1.1837249(39) Bertagna, V.; Plougonven, C.; Rouelle, F.; Chemla, M. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 3532. doi: 10.1149/1.1837249

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  547
  • HTML全文浏览量:  41
文章相关
  • 发布日期:  2016-02-18
  • 收稿日期:  2015-12-30
  • 网络出版日期:  2016-02-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net