【正文】 。采用單槽電化學(xué)腐蝕法制得的多孔硅樣品，表面形貌呈現(xiàn)均勻的孔隙結(jié)構(gòu)。同時，與橫向硅發(fā)生反應(yīng)的機率則較小，此時多孔硅生長主要以縱向為主。此時，由表面來看，多孔硅的孔道直徑較小，而硅柱直徑較大。圖9 多孔硅截面放大后得到的SEM圖，從上至下依次是:樣品a,b,c圖9中我們可以清楚的看出孔道垂直硅片的表面，孔道分布在多孔硅的中間區(qū)域，p型硅在腐蝕過程中沿著電流線方向生長，孔隙連接形成孔道，多孔硅的孔壁厚度隨著時間的增大而變薄，樣品a多孔硅的孔徑比樣品b，c多孔硅的孔道直徑要小；b樣品多孔硅的孔道介于a,c樣品多孔硅之間；而c樣品多孔硅孔道直徑比a,b樣品的孔徑都要大一些；在電化學(xué)腐蝕的初期多孔硅橫向腐蝕的程度較小一些，圖9中a樣品的橫向腐蝕要比b,c樣品要小一些，隨著電化學(xué)腐蝕的進行，橫向腐蝕的程度也會進一步的加大，多孔硅的孔壁逐漸變薄，而且出現(xiàn)了樹型分叉的特征。圖8為多孔硅薄膜截面的SEM圖，從圖8中我們可以清楚的看出多孔硅和單晶硅有明顯的分界線。利用電子束和樣品之間相互作用產(chǎn)生的各種效應(yīng)，主要是樣品發(fā)出的二次電子發(fā)射。充分的說明了，腐蝕時間對樣品表面形貌的影響:腐蝕時間越長，表面粗糙度越大、硅柱直徑越小、硅柱數(shù)目越多、縱向腐蝕越深。隨著腐蝕時間的增加，樣品表面硅顆粒由原來的致密形狀，變得較為分散。圖7中3個樣品電流密度均60 mA/㎝178。為了進一步了解多孔硅表面形貌，AFM二維圖主要反應(yīng)了樣品表面顆粒大小，及孔洞的深淺。3個樣品中樣品c表面最為粗糙，硅柱數(shù)目也最多，起伏更程度更大，在1μm,。圖6c為電流密度60mA/cm178。圖6b為電流密度60 mA/㎝178。該曲線顯示了樣品該段表面的輪廓，圖6a為電流密度60mA/㎝178。腐蝕時間分別為30,40,50分鐘。, t=40min(b) C=40％, I=60mA/㎝178。(a) C=40％, I=60mA/㎝178。腐蝕時間50分鐘的多孔硅樣品，與前面兩個樣品相比較，第三個樣品，表面粗糙程度更大，起伏不平，硅柱直徑更小，多孔狀結(jié)構(gòu)也更為明顯。腐蝕時間40分鐘的多孔硅樣品，較前一個樣品，表面多孔結(jié)構(gòu)更為明顯，硅尖錐也更為突出，硅柱直徑變小。,腐蝕時間30分鐘的多孔硅樣品，在lμmlμm范圍內(nèi)，可清晰的看出表面的多孔狀態(tài)。隨著氧化腐蝕時間的增加，多孔硅表面致密程度逐漸減小，薄膜表面尖錐變得尖銳。圖中可看出:通過陽極氧化及陰極還原表面處理技術(shù)可以制備出性能穩(wěn)定的納米多孔硅薄膜。m的尖端狀表面形態(tài)。本文采用EnviroScope+ECM2掃描探針顯微鏡(AFM)觀測多孔硅的表面形貌，觀察l181。當(dāng)探針很靠近樣品時，其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲，偏離原來的位置。其結(jié)構(gòu)通常通?？煞殖?個部分:位置檢測部分、力檢測部分和反饋系統(tǒng)，如圖4所示：圖4 原子力顯微鏡（AFM）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用原子、分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌。時間為30s～60s條件下制備出的多孔硅表面平整，孔洞均勻，平均孔徑300nm。電流密度為45～60mA/㎝178。h,i圖是氫氟酸和去離子水的配比溶液制備出的多孔硅表面掃描電鏡圖，從這圖中可以看出:這種條件下制備出的多孔硅表面不是很平整，多孔硅孔洞成菱形，孔徑從幾十納米到幾百納米，甚至幾微米，孔徑大小不一。條件下制備的多孔硅表面不是很均勻，孔洞成方形，孔洞也變小了。圖3 d,e分別為編號4,5條件下制備的多孔硅表面掃描電鏡圖，具體條件如表2所示，這是針對腐蝕的電流密度對多孔硅表而形貌的影響所設(shè)計的一組條件，從圖中可以看出:30mA/㎝178。由于多孔硅的微結(jié)構(gòu)中殘留有，它的腐蝕作用和多孔硅表面活性Si的存在，化學(xué)力與結(jié)構(gòu)重組產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力是多孔硅龜裂或坍塌的主要原因。在使用過氧化氫處理剛制得的多孔硅時，陰極可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式可表示為: (11)電化學(xué)腐蝕后，將恒流源的正負極對調(diào)，反向通電35分鐘，電流密度可與電化學(xué)腐蝕時保存一致。電化學(xué)腐蝕后，在原腐蝕液中加入35%的過氧化氫溶液，并反向通以電流5分鐘，電流密度可和電化學(xué)腐蝕時的電流密度相同。為了改善多孔硅的穩(wěn)定性，研究人員報道了多種的多孔硅后處理方法，如超臨界干燥法[13]、戊烷法[14]、陽極氧化表面處理法[15]和陰極還原表面處理法[16]等。特別是高多孔度和厚膜的多孔硅，由于氣液界面存在會產(chǎn)生巨大的張力。表2 多孔硅腐蝕條件樣品編號溫度(℃)電流密度(mA/㎝178。2)將腐蝕好的多孔硅用去離子水反復(fù)沖洗后，自然晾干?？紤]到實驗室用的硅片類型是一定的，腐蝕時間僅對多孔硅腐蝕深度影響較大，下面主要考慮三種影響多孔硅表面形貌的腐蝕條件，即電流密度、腐蝕溫度、氫氟酸濃度。加入乙醇可以使多孔硅在深度上保持均勻性和一致性，并且還可以使多孔硅的表面形貌均勻。水具有很大的表面張力，當(dāng)氫氣產(chǎn)生時，由于水的表面張力的緣故，使氫氣牢牢的吸附在硅的表面，不能自由的溢出，阻止下一步電化學(xué)反應(yīng)。實驗證明，在多孔硅的制備中加入有機溶劑能增加硅表面的浸潤性，降低電解液的表面張力。此外，為了提供好的歐姆接觸，實驗中，我們在硅片的背面先鍍一層銀膜，后鍍了一層銅膜。(3)將硅片取出，再放入無水乙醇中超聲清洗5分鐘，清洗表面的離子及有機物雜質(zhì)。此步驟用強氧化劑除去表面的有機污染物。清洗步驟如下:(1)用30%過氧化氫1份+98%濃硫酸3份的清洗液。為去除表面的雜質(zhì)及氧化層，在進行腐蝕前需對硅片進行清洗。實驗所用試劑均為分析純。10μm；溶液（40％的溶液）；無水乙醇；WYL3022S型直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(杭州余杭四嶺電子設(shè)備有限公司)；超聲儀器。具體可見表1:應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用相關(guān)性質(zhì)光電子方面LED電致發(fā)光效率光波導(dǎo)折射率的可調(diào)性場發(fā)射器載流子發(fā)射光存儲器非線性性質(zhì)微光學(xué)方面法布里珀羅濾光器折射率調(diào)制光帶隙結(jié)構(gòu)整齊地大孔隙陣列光學(xué)開關(guān)高度的非線性特性能量轉(zhuǎn)換方面抗反射膜低反射系數(shù)光電化學(xué)電池光腐蝕電池傳感器方面氣敏環(huán)境敏感特性生物傳感器酶的固定微電子學(xué)方面微電容大的比表面積陰離層高阻抗低k材料電學(xué)性質(zhì)厚犧牲層高度可控的腐蝕 表1 多孔硅在各種領(lǐng)域的應(yīng)用及其涉及到的性質(zhì)3多孔硅制備的實驗過程單晶硅片（P型（100）），電阻率8~12Ω多孔硅的這些特性決定了它具有巨大的應(yīng)用前景。但也存在一些的缺點，如發(fā)光效率較低、樣品結(jié)構(gòu)均勻性較差、實驗重復(fù)率低等問題。在腐蝕過程中無需外加偏壓，制備工藝也較為簡單。同樣采用高壓低頻特斯拉轉(zhuǎn)換器，在空氣和干燥純氮氣中均制得很好的多孔硅樣品。其中，Hummel等人報道的電火花刻蝕法也是火花放電法中的一種。一般采用高壓低頻特斯拉轉(zhuǎn)換器，硅片材料作為正負極。通過改善后的水熱腐蝕法，可獲得發(fā)光強度高，且發(fā)光強度不衰減，發(fā)光峰位不會出現(xiàn)藍移的多孔硅。同時，通過與傳統(tǒng)方法獲得的多孔硅相比，微結(jié)構(gòu)相似，發(fā)光強度高、穩(wěn)定性好，樣品重復(fù)率高等優(yōu)點，但也存在一些缺點。通過調(diào)節(jié)上述參數(shù)，可制得紅光、藍光和紫外光發(fā)射的多孔硅。通過水熱腐蝕技術(shù)制備多孔硅時，除采用腐蝕溶液不同外，還需要考慮腐蝕液中成分的含量對多孔硅性能的影響。最早提出用水熱腐蝕法制備多孔硅的是我國中科大的課題組[11]。脈沖電流腐蝕是以脈沖電流為電流源。無論是p型還是n型硅在光照輻射下都會加快腐蝕過程，而且制備出的多孔硅孔徑通常較大，缺點是腐蝕深度不均勻。光照輔助是指在電化學(xué)腐蝕過程中將單晶硅和腐蝕溶液充分暴露在光照下，并完成多孔硅的制備。單晶硅在形成多孔硅的過程中與HF酸相互作用，反應(yīng)方程方程式為： （4) (5) (6) (快速) （7） （2） （8） (快速) （9） (快速) (10）其中表示空穴。乙醇作為表面活性劑，加快氣泡脫離硅表面的速度，促使硅表面與溶液充分接觸，達到腐蝕