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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 用于锂离子电池的硅纳米线金属辅助化学蚀刻过程中的纳米颗粒排放

    摘要： 作为高容量锂离子电池（LIBs）最具前景的负极材料之一，硅纳米线（SiNWs）已被广泛研究。金属辅助化学刻蚀（MACE）是制备硅纳米线的一种低成本、可扩展的方法。然而，该工艺产生的纳米颗粒排放因其对职业健康和公共健康的危害性而备受关注。本研究通过实验检测了三种尺寸（90纳米、120纳米和140纳米）硅纳米线MACE工艺产生的气载与水相纳米颗粒排放。制备的硅纳米线被用作锂离子纽扣电池负极，实验结果表明：采用90纳米、120纳米和140纳米硅纳米线的电池电极初始放电容量分别为3636 mAh g?1、3779 mAh g?1和3611 mAh g?1，初始充电容量分别为2721 mAh g?1、2712 mAh g?1和2539 mAh g?1。研究发现，每生产1千瓦时LIB电极时，140纳米硅纳米线的MACE工艺会产生高达2.48×10?颗粒/立方厘米的气载纳米颗粒浓度；120纳米硅纳米线的MACE工艺则产生质量浓度达9.95×10?毫克/升的高浓度水相颗粒排放。本研究可为锂电应用中硅纳米线MACE工艺的纳米颗粒排放提供实验数据，有助于未来该技术的环境影响评估与生命周期评价。

    关键词： 锂离子电池（LIBs）、金属辅助化学蚀刻（MACE）、纳米颗粒排放、硅纳米线（SiNWs）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 金属辅助等离子体刻蚀硅需要界面接触

    摘要： 数十年来，半导体器件制造一直采用成熟的蚀刻技术来在硅中创建复杂的纳米结构。最常见的干法工艺是反应离子蚀刻，它通过选择性去除未掩蔽的硅来制造纳米结构。已有报道称使用铝、铬、铜和银掩?？稍銮渴纯绦Ч?，但关于金属薄膜在等离子体中催化增强硅局部蚀刻能力的研究仍属空白。本研究采用图案化的纳米级金薄膜作为催化剂，在SF6/O2混合等离子体中进行金属辅助等离子体蚀刻（MAPE），使蚀刻速率选择性提升超过1000%。这种蚀刻催化增强需要直接的硅-金属界面接触，与金属辅助化学蚀刻（MACE）类似，但蚀刻机制不同。通过表征蚀刻增强程度与金催化剂构型及氧气相对进料浓度的关系，并测试银、铂和铜等其他常见MACE金属的催化活性，我们探究了MAPE的作用机制。

    关键词： 纳米制造、金属辅助化学蚀刻、硅加工、反应离子蚀刻、金属辅助蚀刻

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 金属辅助化学刻蚀与外加电场方向关系的研究

    摘要： 金属辅助化学刻蚀（MACE）作为一种具有工艺简单、成本低廉优势的硅基微/纳结构制备方案被提出。该技术可在反应过程中施加电场控制带电粒子运动，从而加速反应进程并形成高深宽比的均匀垂直沟槽。本文采用电阻率为20～30 Ω·cm的硼掺杂p型(100)硅片作为基底，经5 nm钛层和10 nm金层包覆后，将其浸入氢氟酸（HF）与过氧化氢（H2O2）混合蚀刻液（具有高HF/H2O2浓度比ρ）中，并施加40伏特电压。研究发现外加电场方向对沟槽形貌具有显著影响：当硅基底连接电源负极时，可观察到侧壁更垂直且底部相对更光滑的深沟槽。本文对这些现象提出了可能的解释，并进一步研究了电场强度与掺杂浓度的影响效应。

    关键词： 沟槽形貌、金属辅助化学蚀刻、电场、氢氟酸与过氧化氢比例、电极连接

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过原子层沉积（ALD）在硅纳米线上沉积的氧化锌的光学特性

    摘要： 在这项工作中，我们报道了通过结合纳米球光刻（NSL）、金属辅助化学蚀刻（MACE）和原子层沉积（ALD）技术合成硅核/氧化锌壳纳米线（SiNWs/ZnO）的概念验证结果。采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描和透射电子显微镜对制备的SiNWs/ZnO纳米结构进行了结构特性研究。X射线衍射分析表明所有样品均具有六方纤锌矿结构，晶粒尺寸范围为7-14纳米。通过反射光谱和光致发光光谱研究了样品的光学特性。SiNWs/ZnO样品的光致发光（PL）光谱研究表明缺陷发射带占主导地位，表明所制备的三维ZnO纳米结构存在化学计量比偏差。随着SiNWs蚀刻时间增加，观察到SiNWs/ZnO的PL强度降低，这反映了纳米线长度增加导致光散射增强。这些结果为电子器件和传感器的设计开辟了新前景。

    关键词： 纳米球光刻（NSL）、原子层沉积（ALD）、硅纳米线（SiNWs）、金属辅助化学蚀刻（MACE）、氧化锌（ZnO）

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 添加剂辅助银金属辅助化学蚀刻法制备多晶黑硅太阳能电池的研究进展

    摘要： 银纳米颗粒在金刚线切割多晶硅（mc-Si）表面的均匀分布，对于采用银金属辅助化学刻蚀法（Ag-MACE）实现多晶硅织构化至关重要。本研究开发了一种含烷基酚聚氧乙烯醚的添加剂以优化Ag-MACE工艺，该添加剂能使银纳米颗粒在硅片表面均匀沉积，从而确保整个硅片表面形成一致的纳米结构织构。实验结果表明，该添加剂能改善太阳能电池的外观与性能，包括降低反射率、提升转换效率、增强内外量子效率等。采用该添加剂通过Ag-MACE工艺批量生产的多晶硅太阳能电池实现了19.51%的最高转换效率，较未使用添加剂制备的电池（19.16%）有显著提升。

    关键词： 金属辅助化学蚀刻、添加剂、金刚线锯、均匀纹理、太阳能电池、多晶硅

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用自组装牺牲镍纳米颗粒模板进行金属辅助硅化学蚀刻，用于光伏和光捕获器件中的减反射层

    摘要： 薄膜去润湿是一种简单的图案化方法，可为金属辅助化学刻蚀（MacEtch）制备硅结构提供直接途径。目前该方法主要采用金（Au）或银（Ag）催化剂实现MacEtch，但需额外增加金/银纳米颗粒剥离步骤。剥离工艺的不确定性可能成为实现低成本、大规模均匀硅纳米结构的主要障碍。本研究报道采用镍（Ni）作为去润湿过程的替代牺牲金属，通过研究二氧化硅上镍的去润湿现象，证实该材料体系可实现可控尺寸与密度分布，并提出描述镍膜厚度、颗粒间距与密度三者关系的物理模型?；谀擅卓帕３跏佳谀Ｄ０澹颐钦故玖艘恢治扌韫饪碳际醯拇蠊婺９枘擅紫咧票父慕桨?。该方法不仅消除了剥离工艺相关问题，还通过自组装策略实现工艺规?；?，对拓展MacEtch技术在减反射表面和光捕获器件应用中的多功能性具有重要潜力。

    关键词： MacEtch（金属辅助化学蚀刻）、镍纳米颗粒、硅、MACE（金属辅助化学蚀刻）、去润湿、金属辅助化学蚀刻

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过两步蚀刻法在太阳能电池上形成低反射率与低表面复合率的纳米针状纹理

    摘要： 本研究通过在碱蚀刻硅片上进行金属辅助化学刻蚀（MACE），制备出针状与金字塔混合结构的黑硅。研究了MACE时间对黑硅性能的影响。实验结果表明：当MACE时间为9分钟时，可实现最低4.6%的反射率。其纳米结构高度低于500纳米，而平面硅片黑硅达到同等反射率需微米级高度。通过电感耦合等离子体化学气相沉积（ICPCVD）生长氮化硅（SiNx）层与空间原子层沉积氧化铝（Al2O3）叠层进行钝化减反处理。经3分钟MACE刻蚀（纳米结构高度<300纳米）并覆SiNx/Al2O3层的黑硅，展现出43.6 cm/s的低表面复合速率。进一步优化ICPCVD-SiNx层厚度后，反射率降至1.4%。这种具有微小纳米结构、低反射率及低表面复合率的混合黑硅，在光电器件领域展现出重要应用潜力。

    关键词： 钝化、黑硅、金属辅助化学蚀刻

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 基于硅的量子点随机激光器

    摘要： 本文利用硅纳米线阵列实现了量子点随机激光器。该硅纳米线阵列采用金属辅助化学刻蚀法制备，通过旋涂胶体量子点溶液于硅纳米线上形成随机激光结构。随机激光器的性能受硅片电阻率和硅纳米线长度的调控：提高硅片电阻率可实现从非相干随机激射到相干随机激射的转变；而增加硅纳米线长度会提升随机激射阈值。这些发现有助于探索高性能硅基随机激光器。

    关键词： 金属辅助化学蚀刻、硅纳米线阵列、相干随机激光、量子点、随机激光器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2018年第七届世界光伏能源转换大会（WCPEC）（第45届IEEE光伏专家会议、第28届国际光伏科学与技术会议及第34届欧洲光伏专家会议联合会议）- 美国夏威夷州威科洛亚村（2018年6月10日-2018年6月15日）] 2018年IEEE第七届世界光伏能源转换大会（WCPEC）（第45届IEEE光伏专家会议、第28届国际光伏科学与技术会议及第34届欧洲光伏专家会议联合会议）- 基于二氧化硅纳米球光刻与金属辅助化学蚀刻的硅纳米柱结构损伤抑制工艺

    摘要： 本研究聚焦于通过二氧化硅纳米球光刻（SNL）和金属辅助化学蚀刻（MACE）技术减轻纳米结构制备过程中的损伤。金属污染与等离子体损伤是限制硅晶圆少数载流子寿命的两大主因。通过寿命恢复测试对比了裸硅晶圆上Ni/Au与Ti/Au金属层的表现，结果显示Ti/Au更适用于MACE工艺。沉积Ni/Au与Ti/Au的样品分别呈现7微秒和1200微秒的寿命值。纳米球蚀刻过程中反应离子刻蚀（RIE）等离子体会显著劣化硅表面，通过在工艺中增设SiO2?；げ憧纱蠓跚岬壤胱犹逅鹕?。平面硅晶圆采用SiO2?；げ闶?，寿命测量值提升超过1毫秒。最终在采用SiOx?；げ阌隩i/Au的纳米柱结构晶圆上，实现了353微秒的寿命及651毫伏的隐含开路电压。

    关键词： 终身恢复、二氧化硅纳米球光刻、金属辅助化学蚀刻、硅纳米柱结构、损伤缓解

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过室温反向金属辅助化学蚀刻制备的纳米级沟槽纹理β-Ga?O?及具有增强响应度的光电二极管

    摘要： β-Ga2O3是一种新兴的宽禁带半导体，在下一代功率电子和光电子领域极具应用前景。过去几年中，基于β-Ga2O3的紫外光电探测器一直是研究热点。然而目前尚未有研究展示过通过微纳结构表面织构实现β-Ga2O3光电器件高效光管理的方法。我们首次报道了采用独特室温液相金属辅助化学刻蚀(MacEtch)技术制备的纳米沟槽织构化β-Ga2O3金属-半导体-金属光电二极管。虽然织构表面化学计量比显示约10%的氧缺位导致肖特基势垒高度降低和暗电流增大，但与未处理的平面表面相比，其响应度显著提升。MacEtch技术对β-Ga2O3适用性的实现，为该材料制备更精密的器件结构开辟了道路，且无需采用传统干法刻蚀可能造成的损伤。

    关键词： 响应度、β-氧化镓、纳米级沟槽纹理、光电二极管、金属辅助化学蚀刻

    更新于2025-09-10 09:29:36