尚春宇[1]2004年在《电化学腐蚀技术制备微通道列阵》文中提出本论文对硅基体微通道列阵的电化学加工技术进行了初步的理论分析和实验研究。实验中采用P型掺杂的硅基片，在硅基片上用热氧化法形成氧化膜，为了确定微通道的位置，利用光刻技术将掩膜图形转印到氧化膜上，并利用湿法刻蚀技术形成诱导坑列阵，然后在硅片背面形成欧姆接触层。以上这些工艺步骤完成之后，将在叁极电解槽中进行硅基片的电化学刻蚀实验，并利用扫描电子显微镜对刻蚀后的样品形貌进行观察和研究。 理论分析和实验研究结果表明：做为基体材料的硅基片的掺杂浓度需要合理限定，确定微通道位置的诱导坑的形貌，尤其是尖端情况对微通道的刻蚀有重要影响，形成欧姆接触前要对硅片进行严格的清洗，电化学刻蚀中电解液浓度以及电源电压等实验参数需要合理选择。 本论文的研究结果对该技术的进一步研究具有指导意义，而硅电化学微加工技术也必将在硅基体微通道列阵微加工中得到重要应用。
杨军[2]2010年在《大孔硅通道列阵光电化学腐蚀机理研究》文中研究说明N型硅高长径比通道阵列可以通过光电化学腐蚀方法制得,在进行光电化学腐蚀前,硅片表面需要制备诱导坑结构和欧姆接触层。本文采用扩散式和注入式两种工艺对硅片表面进行了处理,进行了大孔硅光电化学实验,测量了两种工艺样品的Ⅰ-Ⅴ特性曲线,对比分析了不同工艺的影响,对诱导坑及欧姆接触层制备工艺进行了优化,最后将扩散式工艺作为诱导坑及欧姆接触层的制作方法。使用金相显微镜和扫描电子显微镜,观察了腐蚀后的大孔硅通道列阵形貌,研究了光源、腐蚀电压、腐蚀液的配比、表面活性剂、搅拌情况、温度等各工艺参数对光电化学腐蚀的影响,优化了光电化学腐蚀工艺。其最佳腐蚀条件是:光源为LED面阵(850nm红外光);腐蚀电压为0.4V;腐蚀液的组成及配比为,HF(150ml)、C_2H_5OH(200ml)、去离子水(2000ml)、x-100(2.5ml-5.0m1);腐蚀温度为23℃;精密定时双向电动搅拌器等。研究了机械研磨减薄技术、化学减薄方法、化学机械抛光技术、滚圆、清洗、扩孔、激光加工和钻床打孔取样技术等大孔硅通道列阵结构释放的各种方法,经过反复的实验,最终得到了理想的硅通道列阵样品。
梁超[3]2016年在《高分辨率硅微通道板基体制备技术》文中研究指明微通道板是二维电子倍增器,具有高增益、低功耗、长寿命等优点,广泛应用于微光夜视、光电倍增管、X射线探测等领域。本文研究了高分辨率硅微通道基体的制备技术,探讨了硅片的光刻工艺及其影响因素;介绍了硅的各向异性腐蚀机制,研究了硅诱导坑腐蚀技术;根据欧姆接触层制备的研究结果,对其工艺进行了优化;在不同条件下对硅微通道阵列的形貌进行了对比分析,研究了电化学腐蚀中温度、HF浓度对硅微通道形貌的影响,得出了最佳制备条件。高分辨率硅微通道电化学腐蚀加工机理及过程影响因素较多,工艺控制复杂,通过Comsol软件对硅微通道建模模拟,建立仿真模型,确定仿真求解的边界条件和主要参数,在已有文献的基础上,通过对电化学腐蚀情况的假设,给出了仿真求解结果。
苗凤娟[4]2010年在《硅微结构材料的制备及应用》文中认为近年,微结构材料特别是硅基半导体微结构材料的制备及其在能源、传感器等方面的应用已经成为物理、化学、材料、生物、电子等诸多学科领域学者所共同关注的焦点。微结构材料及其器件已经成为二十一世纪初信息技术发展的主要方向之一。本论文从一维、二维硅微结构材料——多孔硅一维光子晶体和硅微通道入手,首先研究了HF溶液中多孔硅一维光子晶体的形成机制,同时深入地研究了该微结构材料的制备方法,并通过大量实验进行参数优化,从而得到目标多孔硅一维光子晶体的制备工艺条件,随后开展了阵列化岛状多孔硅一维光子晶体在非制冷红外探测器中的应用研究；另一方面,制备了具有较高深宽比的硅微通道结构材料,并开展了它在超级电容器、直接甲醇燃料电池和生物传感器等方面的研究工作,成功制备了基于硅微通道负载金属镍(Ni/Si-MCP)、负载氧化镍(NiO/Si-MCP)和负载金属镍-钯(Ni-Pd/Si-MCP)的纳米复合电极,进一步研究了NiO/Si-MCP电极材料的电容特性,Ni/Si-MCP和Ni-Pd/Si-MCP两种复合材料电极对甲醇和葡萄糖的电催化氧化性能。实验和理论研究结果表明：阵列化岛状多孔硅一维光子晶体的制备方法及其在非制冷红外探测领域应用有一定创新和实用价值；硅微通道负载金属镍-钯复合电极的制备及其在直接甲醇燃料电池中的应用创新更具特色,对发展新型直接甲醇燃料电池一体化电极意义重大。总之,硅微结构材料在红外探测器、超级电容器、直接醇类燃料电池、生物传感器及生物燃料电池等领域均有着巨大的潜在应用价值。本论文主要研究内容和成果包括：本部分主要对多孔硅一维光子晶体的形成原理及相关理论基础进行了深入探讨,并在此基础上结合MATLAB软件对多孔硅一维光子晶体的工艺过程进行了参数模拟分析和讨论,为成功制备不同禁带中心波段的多孔硅一维光子晶体提供了理论支持。在此部分我们首先采用传输矩阵法并利用MATLAB软件对中心波段分别位于5μm、6μm、7μm、10μm的多孔硅一维光子晶体结构进行理论模拟分析和设计；其次在EC-LAB II(自制电化学实验平台)上采用ADLink2501数据卡和Labview软件对实验过程进行实时控制,调控样品制作过程中的最佳运行参数,制备目标样品；然后通过SEM和FTIR等测量技术对其氧化前后的的形貌及光学性能进行检测分析,结果发现氧化后出现禁带中心蓝移现象；最后讨论了其红外频谱宽角度反射器实现的可行性。为了更好地符合实际器件制作需求,我们结合上述各波段非阵列化光子晶体的制作过程参数及实验中氧化工艺影响,通过调整理论模拟及实验程控参数成功制备了中心波段位于12μm的阵列化岛状多孔硅一维光子晶体,为构建高灵敏度的非制冷红外探测器提供了有益的基础性工作。本部分阐述了如何结合传统微电子加工工艺与电化学腐蚀技术来制备硅微通道的方法,其中主要包括氧化、光刻、KOH溶液中倒金字塔诱导坑的刻蚀、HF溶液中低温程控刻蚀等工艺步骤,以及一些自制高深宽比硅微通道刻蚀设备结构特点和使用方法等。最后对制备样品进行测试和表征,结果显示用该方法可制备出开口为5μm×5μm,深度最高可达250μm,且形貌均一,结构完整的硅微通道结构。此外,探索了在硅微通道板上进行无磷化学镀Ni薄膜的工艺过程,并进一步研究了以NiO/Si-MCP纳米复合材料为电极材料制备新型超级电容器的可行性。本部分首先研究了直接甲醇燃料电池的现状和目前阳极催化剂所存在的最主要的问题,然后对制备好的硅微通道进行修饰改性,采用化学镀技术,在其表面和内壁上沉积了镍和镍-钯镀层,并对两种复合镀层材料进行表征后制备成电极,以检测其在碱性溶液中两种结构对甲醇的催化氧化性能。实验结果显示：Ni/Si-MCP纳米复合电极对甲醇存在敏感特性,但催化氧化活化电位较高；而Ni-Pd/Si-MCP纳米复合电极可以更容易和更好地催化氧化甲醇,并能极大降低甲醇氧化活化能；说明硅微通道是一个非常好的催化剂载体,它使催化剂分布得更加均匀且可提供较大的催化反应比表面积,较规则的通道也有利于溶液的流通。同时,一系列实验测试预示Ni-Pd/Si-MCP复合材料电极在直接甲醇燃料电池领域有极广泛的应用前景,为醇类生物燃料电池一体化催化电极的进一步研究提供了良好的平台。另一方面,本部分还进行了Ni/Si-MCP与Ni-Pd/Si-MCP复合材料电极对葡萄糖催化氧化的性能实验研究,结果显示两种复合材料电极都会对葡萄糖浓度敏感,但是Ni-Pd/Si-MCP复合材料电极对葡萄糖敏感度更高,其灵敏度可达81.4μA mM-1,检测限可达5μM。显示了Ni-Pd/Si-MCP复合材料电极在构建葡萄糖燃料电池和葡萄糖传感器方面有巨大潜力。综上所述,本文主要成果有：首先,制备了一种应用于红外热释电探测器衬底结构的既可绝热又可对特定波段红外光有较好反射效果的阵列化岛状多孔硅一维光子晶体结构,为构建高性能的硅基红外探测器衬底提供了可行方案；其次,发展了一种以硅微通道(Si-MCP)阵列为支撑结构的非贵金属电催化电极材料(Ni-Pd/Si-MCP),其催化剂分散良好,利用效率高；第叁,研究了基于Ni-Pd/Si-MCP一体化催化电极对甲醇的催化氧化性能,研究结果表明该电极作为直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极材料对甲醇有良好的催化氧化能力,可实现较负的开启电位和较大的催化电流密度,在构建新型DMFC方面有巨大应用潜力；最后,讨论了Ni-Pd/Si-MCP复合材料电极在新能源以及生物传感器方面的应用。总之,该课题的研究方法及成果一方面对构建高效红外热释电探测器提供了新的可行方案,另一方面对发展低成本、可集成、一体化新型直接甲醇燃料电池或新型可集成生物传感器系统具有重要意义,为微纳技术在绿色能源和新型传感器器件应用领域研究提供了丰富素材,具有一定科研价值,其成果的进一步发展必将产生巨大的社会和经济效益。
高延军[5]2001年在《硅微通道列阵电化学微加工技术研究》文中研究说明本文采用P型单晶硅片，由热氧化形成SiO_2掩膜层，标准光刻工艺进行图形转移，用KOH溶液湿法刻蚀制作倒四棱锥腐蚀坑列阵。在叁极电解槽中，进行了电化学深刻蚀的探索性实验。对氧化、光刻、湿法刻蚀和电化学刻蚀中的工艺问题进行了初步的理论和实验研究，同时，采用SEM对实验样品进行了形貌分析，并采用电流突破模型对电化学深孔刻蚀机理进行了理论分析。 通过理论和实验研究，发现即使硅片晶向不准，仍能刻蚀出方孔列阵。在光刻工艺过程中，适当延长前烘时间可得到良好的显影图案。在湿法刻蚀诱导坑时，需适当延长刻蚀时间。在电化学刻蚀过程中，需增加循环装置。其结果对进一步开展这方面的研究工作具有指导意义，在进一步深入开展研究电化学体硅微加工技术时，可有望成为实现硅深孔列阵加工的新技术。
袁丁[6]2009年在《由光辅助电化学刻蚀制备大面积p型硅微通道板》文中指出本文介绍了通过光辅助电化学刻蚀制备大尺寸硅微通道板的工艺。工艺中的光照和温度的影响也被进一步研究。刻蚀的光照由150W的卤素灯提供,并通过反馈电路由电脑控制灯光以调整电流密度。刻蚀的温度由冷冻循环系统控制。文章中,对光照经过调整和有低温控制系统的实验结果与未进行光改进和温控的实验结果作了比较。在改进条件下获得的样品具备更为光滑的自分离底面和表面形貌(4英寸硅片衬底,有效刻蚀直径超过80mm)。在一定的温度范围内,适当增加光照,可以提高深宽比超过40,使得所制备的微通道板更具有实用性。论文包括以下几个方面:第一章首先对微通道作了简单介绍,并简述了目前微通道的应用,并从MEMS技术入手介绍了硅微通道的制作主要技术,以及本文所开展的工作。第二章则介绍了光电刻蚀(PEC)理论以及大面积比硅微通道板的制作流程。第叁章研究了电化学腐蚀过程中各种参数对P型微通道板形态的影响。第四章讨论了硅的微通道制备面积增大后,实验中所遇到的各种问题以及改进方法。第五章对大面积微通道制备进行了总结,并对硅微通道技术进行了展望。
王大鹏[7]2012年在《硅微通道阵列结构的化学机械抛光及清洗技术研究》文中提出微通道结构是具有多孔结构的半导体器件,很多领域都有着广泛的应用,如微通道板,微全分析系统,微型热传导器件以及微型化工设备等。然而硅微通道在增益提高、图像分辨率改善方面比传统的玻璃纤维微通道板更有优越性。随之而发展起来的电化学腐蚀技术具有高深宽比和成本低廉的优点,在硅微通道的制备过程中被广泛使用。因此,在硅微通道电化学腐蚀后的平坦化处理及清洗工艺也蓬勃发展起来,本文详细分析了抛光液pH值、压力、抛光液注入流量及工作台转速等因素对硅微通道板平整度的影响；此外针对抛光后引入杂质的去除做了实验尝试,并详细分析了温度、超声清洗机频率、清洗时间对硅微通道清洁度的影响。通过分析上述影响,明确了获得洁净平整的硅微通道板的重要参数,本文在广泛调研相关文献的基础上对影响硅微通道化学机械抛光清洗技术的因素进行了深入的分析。
薛阳[8]2011年在《硅微通道电化学腐蚀过程中的输运特性》文中进行了进一步梳理电化学刻蚀硅微通道技术已经被广泛关注,但是电化学刻蚀硅微通道过程中的输运特性却鲜有报道,然而硅片中载流子的输运,硅/HF界面电荷的输运以及溶液中物质的输运直接影响微通道结构的刻蚀结果。本论文从硅的基本性质出发,结合半导体能带理论以及电荷传递理论阐述了电化学刻蚀硅微通道过程中的输运原理；以n-型(100)晶向单晶硅为研究对象,设计实验,找出硅片中载流子的最佳激发波长为850nm,以磷离子注入工艺制备的欧姆接触层能产生更多的光生空穴,有利于腐蚀进行；以微通道几何结构建立模型,模拟微通道尖端结构对载流子的收集情况,发现载流子在尖端聚集,侧壁被钝化保护,使通道沿尖端方向生长；讨论硅/HF界面电荷输运及迁移和扩散引起的物质输运,以及两种类型输运的临界情况,通过改变电压,溶液浓度等实验参数,分析不同工艺条件对输运特性的影响。
孟繁博[9]2007年在《硅基二维光子晶体光电化学制备技术研究》文中认为光子晶体是一种介电常数成周期分布的介质材料，周期为光波长量级。在光子晶体材料中存在着特殊的频带，在这些频带中光波被禁止传播。由于此种特点，光子晶体可以用来制造全新原理的、高性能的光学器件，具有广阔的应用前景。 本论文首先介绍了光子晶体概念和应用的领域，并对其基本原理和理论进行了相关阐述。在掌握理论基础上设计了一套工艺流程，以n型硅为基体，经过氧化、光刻、各向异性腐蚀、光电化学刻蚀等步骤，最后得到二维光子晶体结构，并且自行设计了电化学池以及相关的电化学系统装置，并对整个工艺过程逐步分析，对出现的问题进行讨论研究。 本论文的重点工作在于工艺实验参数的优化，对影响工艺的因素(如光刻中曝光时间、电化学腐蚀中溶液浓度、电压、光照等)做出较全面的分析，并对某些在工艺中起重要作用的参量给出相关的曲线描述。
田菲[10]2009年在《硅微通道氧化特性的进一步研究》文中指出MEMS技术的发展推动了更高效,更小型化微通道的发展。由于微通道有着优良的性能,特殊的结构,因而有广阔的应用前景,目前经过科研人员的努力,微通道已经可以应用在微通道板,微型化工设备,微型全分析系统(miniaturizedtotal analysis systems,μ-TAS),微型热传导设备以及制备微胶囊等。目前由于硅微通道板在高增益低噪声、改善图像分辨率、工艺兼容性以及稳定性方面具有传统玻璃纤维微通道板无法企及的优势,受到了人们的重视。本文研究了硅微通道板氧化的各种条件和影响氧化质量的因素,采用计算机辅助软件进行模拟和分析,提出了几个解决氧化过程中出现的问题的行之有效的方法。本文第一章首先对微通道及其应用做了介绍和说明,介绍了微通道的主要制作技术,并陈述了本文所开展的主要工作。第二章介绍大深宽比硅微通道的形成原理,并研究了电化学刻蚀过程中各种参数对P型硅微通道板形态的影响。第叁章则介绍了制备大深宽比硅微通道的工艺流程。第四章介绍了大深宽比硅微通道的氧化的各种情况,氧化的工艺步骤以及氧化过程中出现的问题。第五章对大深宽比硅微通道氧化过程中出现的问题进行了理论分析,并使用计算机辅助软件FEMLAB对微通道板氧化的情况进行了分析。第六章对全文进行做全面总结,并对硅微通道技术的应用作展望。
参考文献：
[1]. 电化学腐蚀技术制备微通道列阵[D]. 尚春宇. 长春理工大学. 2004
[2]. 大孔硅通道列阵光电化学腐蚀机理研究[D]. 杨军. 长春理工大学. 2010
[3]. 高分辨率硅微通道板基体制备技术[D]. 梁超. 长春理工大学. 2016
[4]. 硅微结构材料的制备及应用[D]. 苗凤娟. 华东师范大学. 2010
[5]. 硅微通道列阵电化学微加工技术研究[D]. 高延军. 长春理工大学. 2001
[6]. 由光辅助电化学刻蚀制备大面积p型硅微通道板[D]. 袁丁. 华东师范大学. 2009
[7]. 硅微通道阵列结构的化学机械抛光及清洗技术研究[D]. 王大鹏. 长春理工大学. 2012
[8]. 硅微通道电化学腐蚀过程中的输运特性[D]. 薛阳. 长春理工大学. 2011
[9]. 硅基二维光子晶体光电化学制备技术研究[D]. 孟繁博. 长春理工大学. 2007
[10]. 硅微通道氧化特性的进一步研究[D]. 田菲. 华东师范大学. 2009
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