[发明专利]一种嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔及其制备方法

权利要求书

1.一种嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔，其特征在于：包括单晶硅（1）、镶嵌在单晶硅（1）中的柱形氧化硅（3）、及表面氧化硅（4）；所述柱形氧化硅内壁围成的空腔为直孔（2）；所述直孔（2）截面为正方形结构，边长为120-250 nm，孔深为0-70 μm；所述表面氧化硅（4）层厚度为100-250 nm；所述柱形氧化硅（3）壁的厚度为50-200 nm。

2.根据权利要求1所述的嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔，其特征在于：所述单晶硅（1）为1至100 Ωcm的n型单晶硅基片。

3.根据权利要求1所述的嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔，其特征在于：所述柱形氧化硅（3）垂直于表面氧化硅（4），且与表面氧化硅（4）连为一体。

4.根据权利要求1所述的嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔，其特征在于：所有柱形氧化硅（3）平行排列。

5.根据权利要求1所述的嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔，其特征在于：所述直孔（2）在靠近表面氧化硅（4）处收窄。

6.一种权利要求1所述的嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、清洗基片，将硅片依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗，取出吹干；

步骤二、安装基片，将硅片安装到电化学腐蚀槽，腐蚀槽为敞开式，抛光面朝向槽内，并保持有光进入，背面朝外，垫石墨片或金属片并引出电极接线；

步骤三、配溶液，将浓HF酸和有机溶剂按1:1至1:1.5的体积比混合，其中有机溶剂可以是甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇中的一种；

步骤四、接电源，将配制的混合溶液倒入腐蚀槽，硅片抛光面接触溶液，溶液中插入碳棒或铂丝做电极并接阳极，硅片背面电极接阴极；

步骤五、腐蚀硅片，直流电源设定在40-70 V之间，电流设定在20-60 mA/cm²之间，腐蚀时间为1-10 min，制得自封闭的多孔硅；

其特征在于，还包括以下步骤：

步骤六、腐蚀硅片处理，将步骤五中的腐蚀槽移入充满保护气体的操作箱内，倒出腐蚀液，取下腐蚀硅片，用丙酮清洗，然后用保护气体吹干；

步骤七、氧化，将步骤六处理的腐蚀硅片放入含金属镁或氧化镁的去离子水中进行缓慢氧化，氧化时间不低于3小时，便制得嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔。

7.根据权利要求6所述的嵌入单晶硅的自封闭氧化硅纳米孔的制备方法，其特征在于，步骤六所述的保护气体可以是氮气、氦气、氩气中的一种。