Si纳米线阵列-4H-SiC纳米线阵列、及其制备方法和在紫外光电探测器中的应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115863479A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211505190.3H01L31/109(2006.01)(22)申请日2022.11.29B82B3/00(2006.01)(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央大学园区(72)发明人丁利苹曾佳豪尉国栋苏莹娄瑞唐妍郭一锦郭紫傲(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223专利代理师崔瑞迎(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)G01J1/42(2006.01)H01L31/0352(2006.01)H01L31/028(2006.01)H01L31/0312(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称Si纳米线阵列-4H-SiC纳米线阵列、及其制备方法和在紫外光电探测器中的应用(57)摘要本发明属于光电技术领域，具体来说是Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列、及其制备方法和在紫外光电探测器中的应用，紫外光电探测器由下至上分别为金属电极、单晶Si基底、Si纳米线阵列、4H‑SiC纳米线阵列、金属电极，紫外光电探测器的制备包括以下步骤：(1)碳化硅与硅单晶片预处理；(2)碳化硅纳米线阵列的生长与转移；(3)硅纳米线阵列的生长；(4)硅纳米线阵列与碳化硅纳米线阵列的焊接制备紫外光电探测器；本发明的紫外光电探测器制备方法简单，成本低廉，通过Si‑4H‑SiC纳米线阵列形成的pn结结构具备较高的响应度，提升了光利用率，可大幅增加紫外光电探测器的探测性能。CN115863479ACN115863479A权利要求书1/2页1.Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)样品预处理：将n型4H‑SiC单晶片和p型单晶硅片分别进行表面清洗处理，得到处理4H‑SiC单晶片和处理单晶硅片；(2)制备4H‑SiC纳米线阵列：于电解液中对处理4H‑SiC单晶片进行阳极氧化，以生长4H‑SiC纳米线阵列，随后通入20‑60s的反向直流电压，再通过机械剥离，得到4H‑SiC纳米线阵列；(3)制备Si纳米线阵列：将处理单晶硅片表面沉积金属纳米颗粒，随后于密封环境下进行刻蚀生长，再进行表面金属离子去除操作，得到Si纳米线阵列；(4)Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备：将步骤(2)的4H‑SiC纳米线阵列转移到步骤(3)的Si纳米线阵列上，于温度为400‑500℃下，垂直方向上施加50‑100N应力，自然冷却至室温，得到Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列。2.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中n型4H‑SiC单晶片的表面清洗处理方法为：将n型4H‑SiC单晶片依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，随后置于氢氟酸和乙醇的混合溶液中浸泡，再经真空干燥后、氮气保护，得到处理4H‑SiC单晶片。3.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中p型单晶硅片的表面清洗处理方法为：将p型单晶硅片依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，随后置于浓硫酸和H2O2的混合溶液中浸泡，再置于HF溶液中浸泡以去除表面氧化物，得到处理单晶硅片。4.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的电解液由氢氟酸溶液、乙醇溶液和过氧化氢组成，氢氟酸溶液的体积分数为40％，乙醇溶液的体积分数为99％，过氧化氢的体积分数为30％，三者的体积比为2‑7：6：1。5.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)阳极氧化的方法为：将脉冲电源的占空比调节为30‑50％，将电压固定为15V，周期均为0.8ms，反应时间为6‑10min。6.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中金属纳米颗粒为Ag纳米颗粒，沉积的方法为：将去除表面氧化物的处理单晶硅片放入硝酸银与氢氟酸混合溶液中沉积银纳米颗粒，沉积时间为60‑120s；其中，硝酸银与氢氟酸摩尔比为0.01‑0.05：4.6。7.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)密封环境下刻蚀生长的方法为：在室温下，将已沉积金属纳米颗粒的单晶硅片样品放入HF和H2O2混合溶液中，并密封进行Si纳米线阵列的刻蚀，其中HF和H2O2的体积分数分别为8‑12％和1‑2％，刻蚀时间为40‑50min。8.根据权利要求1所述的Si纳米线阵列‑4H‑SiC纳米线阵列的制备方法，其