[发明专利]有序排列、大长宽比、高密度的硅纳米线及其制造方法

权利要求书

1.一种通过电化学蚀刻硅衬底产生硅纳米线的方法，该方法包括：

提供掺杂的硅材料形式的衬底；

配制包含乙醇和氢氟酸的蚀刻溶液，该蚀刻溶液包含1-38％体积的氢氟酸；

施加1-2,000mA/cm²的电流密度；以及

电化学蚀刻上述衬底1秒至24小时。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底用硼掺杂。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述衬底是p-型，p+型，p++型，或者n型。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述衬底具有1.0000，0.0100，0.0010欧姆-厘米，或者小于这些值中任意值的电阻率。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述衬底在<100>方向被抛光。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述衬底具有大约500-550微米的厚度。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述衬底没有p-n结。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述衬底在单一步骤中被电化学蚀刻。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述蚀刻溶液包括5-20％体积的氢氟酸。

10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述蚀刻溶液还包括水。

11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述蚀刻溶液按照如下体积比例包含氢氟酸、水和乙醇：48％HF+52％H₂O溶液:乙醇＝1:4。

12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，包括根据下面替代中的一个来施加电流密度并提供蚀刻溶液配制：

(a)100-2,000mA/cm²以及38％HF；

(b)1-50mA/cm²以及10％HF；或者

(c)15-30mA/cm²以及10％HF。

13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述电流为直流或交流。

14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中电化学蚀刻在暗处进行或者在有光源的情况下进行。

15.如权利要求1-14中任一项所述的方法，包括将衬底电化学蚀刻1秒-24小时，1-60分钟，或者1-10分钟。

16.如权利要求1-15中任一项所述的方法，还包括将衬底从蚀刻溶液中移出，并清洗和/或干燥所述衬底。

17.如权利要求1-16中任一项所述的方法，包括在所述衬底从所述蚀刻溶液移出之后，用水、乙醇、己烷或戊烷中的一个或多个清洗所述衬底。

18.如权利要求1-17中任一项所述的方法，包括通过将惰性气体吹过所述衬底的表面来干燥所述衬底。

19.如权利要求1-18中任一项所述的方法，包括使所述衬底经受超临界干燥或冷冻干燥过程。

20.如权利要求1-19中任一项所述的方法，还包括将所述硅纳米线从所述衬底表面移除。

21.如权利要求20所述的方法，包括将所述衬底浸入超声处理溶液，并对其施加超声能量。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述超声能量被施加5分钟-48小时，或者更多。

23.如权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述衬底诸如通过电抛光和/或蒸发引致抛光而至少部分地被抛光。

24.如权利要求1-23中任一项所述的方法，还包括至少部分地氧化所述蚀刻的衬底。

25.如权利要求1-24中任一项所述的方法，包括电化学蚀刻所述衬底以在其蚀刻表面上产生至少80％，或至少90％的孔隙率。

26.通过权利要求1-25中任一项所述的方法获得的一个或多个硅纳米线。