硅纳米线阵列

1、硅纳米线阵列硅纳米线阵列参考文献 1. 刘莉, 曹阳, 贺军辉, 等. 硅纳米线阵列的制备及其光电应用J. 化学进展, 2013, 25(0203): 248-259. 2. 蒋玉荣, 秦瑞平, 蔡方敏, 等. 硅纳米线阵列的制备及光伏性能J. 硅酸盐学报, 2013, 41(1): 29-33.内容内容 1.硅纳米线 2.硅纳米线阵列 3.SiNWs阵列的应用 4.SiNWs阵列的制备 5.SiNWs阵列的局限性硅纳米线一维硅纳米线是重要的纳米光电材料之一。 由于尺寸的减小，硅纳米线出现了量子限域效应 、非定域量子相干效应、非线性光学效应及库仑阻塞效应。硅纳米线的这些特殊性质，使其在微/纳光

2、电子器件中具有巨大的应用价值。例如，可用于高性能场效应晶体管、单电子探测器和场发射显示器件等纳米器件的制备。硅纳米线阵列硅纳米线阵列(silicon nanowires arrays，简称SiNWs)是由众多的一维硅纳米线垂直于基底排列而成的，SiNWs阵列与硅纳米线之间的关系如同整片森林与单棵树木一样，它除了具有硅纳米线的特性外，还表现出集合体的优异性能：SiNWs阵列独特的“森林式”结构，使其具有优异的减反射特性，在宽波段、宽入射角范围都能保持很高的光吸收率，显著高于目前普遍使用的硅薄膜。SiNWs阵列的应用 光电探测器 光电化学太阳能电池 光解水制氢等光电领域硅纳米线阵列的制备 近年来袁

3、为制备有序的SiNWs阵列，研究者先后开发出多种制备方法，这些方法大体上可分为两类： “自下而上”(bottom-up)和“自上而下”(top-down)。 前者是从原子或分子出发控制组装成SiNWs阵列；而后者则是从体硅(硅片)出发，经化学刻蚀制得。1.自下而上 目前，“自下而上”的制备方法，主要是化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)与有序排列技术相结合。 CVD法是利用气态或蒸气态物质在气相或气固界面上反应生长固态沉积物的方法。该法直接在衬底上生长的硅纳米线是杂乱的，需要结合有序排列方法或技术实现有序SiNWs阵列的制备。例如，CVD与模板法结合。

4、模板在纳米线生长过程中起到了限定纳米线的直径、生长位置和生长方向的作用。模板辅助的CVD法 先利用电子束蒸发法在Si表面镀一层Al膜并通过阳极氧化形成多孔结构； 而后用磷酸除去Si表面的SiO2层； 再在孔道内无电沉积 Au粒子作为催化剂； 最后利用超真空CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法分解硅烷气体，生长出了SiNWs阵列。2.自上而下 传统的“自上而下”制备硅纳米线的方法中，如激光烧蚀法，热蒸发法，溶液法及电化学法等虽能成功制备出大量的硅纳米线，却很难制备出有序排列的SiNWs阵列。 目前，“自上而下”制备有序 SiNWs阵列的主要方法是朱静课题组

5、首创的金属催化化学刻蚀法，该法在常温常压、金属纳米粒子的催化作用下，利用刻蚀剂刻蚀硅片，简单、快速地制备出大面积、高取向的SiNWs阵列且不受硅片晶型和晶向的限制。 金属催化化学刻蚀法按照制备过程可分为一步法和两步法。一步法是将沉积金属纳米粒子与刻蚀过程同步进行，一步反应制得SiNWs阵列；两步法则是将沉积金属纳米粒子与刻蚀过程分开进行。其中，两步法使用较为广泛。两步法主要步骤 硅片的清洗和硅片表面H终端化：用HF浸泡硅片，使硅片表面形成SiH键； 硅片表面沉积金属Ag颗粒：H终端化的硅片浸入到HF和AgNO3的混合溶液中，在硅片表面沉积不连续的Ag颗粒薄膜； 化学刻蚀硅片：将沉积了Ag颗粒的硅片浸入到刻蚀液中进行刻蚀，硅片表面上有Ag颗粒覆盖的位置将被逐渐刻蚀下去，没有Ag颗粒的位置保持原样； 稀硝酸溶解除去Ag颗粒。SiNWs阵列的局限性SiNWs阵列在光电领域应用时也有其局限性。例如，在常规的太阳能电池中，SiNWs阵列结构在提高光吸收率的同时却降低了光电转换效率，其效率甚至低于体硅太阳能电池。这是因为SiNWs阵列较大的比表面积导致了大量的表面缺陷，使得载流子的复合速率显著增大。此外，由于SiNWs阵列表面易被腐蚀，导致SiNWs阵列器件的稳定性和寿命降低。为了克服SiNWs阵列自身的缺陷，近年来SiNWs阵列表面修饰的