硅納米孔柱陣列形成機理的研究.pdf

1、本論文詳細分析了硅納米孔柱陣列(si-NPA)形成過程及腐蝕結果，基于多孔硅在酸性溶液中的形成機理及硅在堿性溶液中的各向異性腐蝕機理，結合多孔硅及Si-NPA制備過程中的實驗現(xiàn)象，證明了硅在酸性溶液中存在各向異性腐蝕。 在擴散限制模型基礎上，引入各向異性腐蝕的機制，提出．Si-NPA的第一種腐蝕模型一空穴必須模型。該模型將硅在HF和Fe(NO<,3>)<,3>溶液中的水熱腐蝕過程簡化為空穴在硅體內的隨機行走，行走到表面原子位置后

2、，獲得空穴的原子根據(jù)懸鍵個數(shù)的差異以不同的概率被腐蝕。此模型中存在兩種機制：空穴隨機行走和各向異性腐蝕。本文詳細的分析了兩種機制在腐蝕過程中的作用，并解釋了Si-NPA必須利用高摻雜的p型硅片的原因。 本文利用蒙特卡洛方法編程對上述模型進行三維計算機模擬。模擬過程中引入空穴濃度和不同懸鍵的原子腐蝕概率兩個重要參數(shù)。并分析了兩個參數(shù)對形貌、孔隙率和分形維數(shù)的影響。嘗試不同參數(shù)進行模擬發(fā)現(xiàn)，腐蝕結果始終是一種多孔狀結構，與Si-NP

3、A形成過程中的形貌有較大的出入。 空穴必須模型模擬結果與實驗有較大的偏差，然后結合空穴的概念，對腐蝕的物理過程進行分析，提出空穴只是在整個腐蝕過程中起加速腐蝕的作用，由此提出第二個模型一空穴輔助模型。該模型硅在HF溶液中主要基于各向異性腐蝕，而空穴擴散到表面后加速表面原子的腐蝕。與第一個模型的區(qū)別是：在第一個模型中，空穴的到達是腐蝕過程的必要條件；在第二個模型中，空穴的到達只是加速該原子的腐蝕。本文詳細分析了兩種腐蝕機理在腐蝕過