[发明专利]氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构及其制备方法

权利要求书

1.氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构，其特征在于，由氧化钨颗粒和疏松大孔硅基材料组成，硅基材料由垂直于硅片的硅纳米线阵列组成，氧化钨颗粒修饰在硅纳米线表面以在硅-氧化钨界面形成异质结的嵌套结构，硅纳米线彼此疏松形成大孔结构，硅纳米线长为20-40μm，直径为150-300nm。

2.根据权利要求1所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构，其特征在于，硅纳米线长为20-30μm，直径为200-300nm。

3.氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤1，金属辅助化学刻蚀法刻蚀硅纳米线：将硅片依次置于第一溶液和第二溶液中，分别浸泡0.5-2min和50-70min，硅片取出后清洗后，得到经过刻蚀的硅片，第一溶液为氢氟酸和硝酸银的水溶液，氢氟酸浓度为5-5.5M，硝酸银浓度为0.005-0.008M，第二溶液为氢氟酸和过氧化氢的水溶液，氢氟酸浓度为5-5.5M，过氧化氢浓度为2-2.5M；

步骤2，沉积钨颗粒材料层：将经过刻蚀的硅片置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室中，以金属钨作为靶材，以氩气作为溅射气体，在硅片表面沉积钨颗粒源材料层，其中氩气流量为20-50sccm，溅射工作气压为1.0-3.0Pa，溅射功率为60-120W，溅射时间为3-8min，基片温度为20-25℃，得到沉积钨颗粒的硅片；

步骤3，钨颗粒的氧化及硅纳米线大孔嵌套疏松结构的形成：将沉积钨颗粒的硅片置于真空高温管式炉设备中进行氧化热处理，以氩气为工作气体，氧气为反应气体，氧化成氧化钨颗粒，镀有钨颗粒的硅片放在管式炉的高温区，管式炉从室温20—25摄氏度升到700-800℃，升温速率3-5℃/min，在700-800℃保温至少1h，再通过50—60min降温至400—450℃，最后自然冷却到室温20-25℃，得到氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构。

4.根据权利要求3所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，所述硅片为单面抛光p型轻掺杂硅片，晶向为(100)，电阻率为10-15Ω.cm，硅片切割尺寸为20mm×10mm。

5.根据权利要求3所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，在步骤1中，将硅片依次置于第一溶液和第二溶液中，分别浸泡0.8-1.2min和55-65min。

6.根据权利要求3所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，在步骤1中，刻蚀后硅片的清洗：首先用去离子水清洗后，将硅片置于质量百分数30wt％的硝酸水溶液中5-20min，然后在质量百分数5wt％的氢氟酸水溶液中浸泡0.5-2min后取出用去离子水清洗。

7.根据权利要求3所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，在步骤2中，靶材金属钨的质量纯度为99.999％，溅射气体氩气的质量纯度为99.999％，溅射要求的本体真空4.0×10^-4pa以下；磁控溅射的条件为：氩气流量为30-45sccm，溅射工作气压为1.5-2.5Pa，溅射功率为80-100W，溅射时间为3-5min。

8.根据权利要求3所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，在步骤3中，工作气体氩气的质量纯度为99.999％，反应气体氧气的质量纯度为99.999％；反应过程中，真空高温管式炉中氧气和氩气流量分别为0.1-0.5sccm和75-80sccm，控制炉内生长压力为150-180Pa。

9.根据权利要求3所述的氧化钨颗粒修饰的疏松大孔硅基多级结构的制备方法，其特征在于，在步骤3中，从室温20—25摄氏度升到700-750℃，升温速率3-5℃/min，在700-750℃保温1—1.5h，再通过50—60min降温至400—420℃，最后自然冷却到室温20-25℃。