Спосіб отримання поруватого кремнію

Реферат: UA 80522 U UA 80522 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів виготовлення поруватих структур на поверхні монокристалічного кремнію n-типу, а саме електрохімічного травлення, у результаті чого на поверхні формується поруватий шар. Такі структури можуть знайти застосування при виготовленні сенсорів (так як їх чутливість залежить від площі поверхні), сонячних батарей (можливість накопичення рекордної кількості енергії). В основу корисної моделі поставлена задача отримання поруватого шару кремнію n-типу. Доказом виникнення поруватих структур на поверхні може служити зображення поверхні, отримане за допомогою растрового електронного мікроскопу (модель JSM-6490). Поставлена задача вирішується тим, що проводять обробку монокристала n-Si шляхом електрохімічного травлення. Перед травленням зразки проходили попередню обробку з метою отримання очищеної від забруднень поверхні. Зразки промивали в толуолі, метанолі та ізопропанолі. Схему експериментальної установки для отримання нанопоруватих плівок на підкладці монокристалічного кристалу методом електрохімічного травлення представлено на рисі. Електрохімічна ванна складається з двох частин - нероз'ємної основи з робочим електродом внизу та рухомого штока, який містить допоміжний, вимірювальний та зондуючий електроди. Всі електроди зроблені з палладієвого дроту для того, щоб відповідати умовам механічної надійності та хімічної стійкості. Корпус електрохімічної ванни зроблено з фтороплату-4, що є аналогом тефлону. В конструкції штока є особливість, яка дає можливість використовувати зразки з довільною формою, що є перевагою даної установки. Більшість промислових установок відомих компаній розраховані на використання зразків, які мають стандартні розміри, наприклад, прямокутні або круглі. Зразок довільної форми, який за розмірами може поміститись до ванни притискається з одного боку до робочого електроду, а зі сторони штоку - зондуючим електродом. Таким чином, зондуючий електрод виконує подвійну функцію - вимірює потенціал в центрі зразку та притискає зразок до робочого електроду, тим самим зменшуючи величину опору переходу зразок - робочий електрод. Отримання нанопоруватого кремнію стає можливим при дотриманні певних умов електрохімічного травлення, що відрізняються від такових для макропоруватого кремнію. Перш за все, плівки нанопоруватого кремнію утворюються при 2 щільностях току, набагато менших за 10-15 мА/см . В таких умовах стає зрозумілим, що отримання за допомогою сконструйованої ванни нанопоруватих сполук буде мати деякі особливості, на відміну від отримання в тій же ванні макропоруватих сполук. Основною відмінністю буде той факт, що струм, який буде проходити крізь розчин, буде мати силу в середньому до 2 мА. При такому малому постійному струмі автоматично знімається проблема низького опору на границі зразок - робочий електрод. Роботу джерела постійного струму в такому режимі можна охарактеризувати як джерело напруги, що сильно відрізняється від роботи в режимі джерела струму. При отриманні макропоруватих сполук необхідні більш великі щільності струму, що накладають певні обмеження на використовувані електроди, розчин та необхідний вихідний струм потенціостату. Даний експеримент проходив без використання потенціостату-гальваностату, тому що, як було показано вище, для отримання нанопоруватого кремнію достатньо мати генератор напруги. В даному разі, в якості генератору напруги використовувалося джерело постійного струму з високою напругою та резистор. Опір резистора був підібраний таким чином, щоб загальний струм, який проходить крізь розчин не перевищував розрахованого значення. Плівки нанопоруватого кремнію були отримані методом електрохімічного травлення в розчині соляної кислоти (5-15 %) у темряві при проходженні постійного струму щільністю (0,5-2) 2 мА/см . Після травлення зразки пройшли процес очищення етанолом, водою та ацетоном і були просушені в потоці азоту протягом 15 хв. Пори розподілені регулярно по поверхні кристалу, розмір пор - (10-20) нм, міжпорових простінків - (2-8) нм (рис. 2). Такі розміри нанокристалітів обумовлюють появу квантоворозмірного ефекту, що дозволяє використовувати отриманні плівки як сировину для виготовлення світловипромінюючих структур, а висока поруватість (60-70 %) може забезпечити високу інтенсивність випромінювання даних структур. Таким чином, пропонований спосіб дозволяє отримувати нанопоруваті шари на поверхні напівпровідникових пластин монокристалічного кремнію. Перелік фігур креслення Фіг. 1. Схема електрохімічної ванни для отримання поруватих сполук методом електрохімічного травлення: 1 - робочий електрод (Work Electrode WE), 2 - зразок, 3 вимірювальний електрод (Reference Electrode RE), 4 - допоміжний електрод (Counter Electrode СЕ), 5 - зондуючий електрод (Sensitive Electrode SE) 1 UA 80522 U Фіг. 2. Поруватий кремній, отриманий методом електрохімічного травлення в розчині соляної кислоти при використанні низької щільності струму. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб отримання поруватого кремнію методом електрохімічного травлення, який відрізняється тим, що травлення проводять в розчині соляної кислоти (5-15 %) у темряві при 2 проходженні постійного струму щільністю (0,5-2) мА/см . Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2