【摘 要】
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大孔N型硅微通道光电化学腐蚀技术的不断发展,使其在光纤面板、Cs I（Tl）X射线闪烁屏以及波导型X射线闪烁屏等领域中有更好的应用。N型硅微通道可以由光电化学腐蚀实验制备获得,且因电解液组分、硅电极掺杂浓度、诱导坑排列方式、反应时温度等条件的不同得到的硅微通道结构有明显的差异。因此,本论文进行了以下研究:研究了诱导坑对大孔N型硅微通道阵列制备的影响,本文建立了诱导坑结构模型,通过理论模拟得到了光电
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大孔N型硅微通道光电化学腐蚀技术的不断发展,使其在光纤面板、Cs I（Tl）X射线闪烁屏以及波导型X射线闪烁屏等领域中有更好的应用。N型硅微通道可以由光电化学腐蚀实验制备获得,且因电解液组分、硅电极掺杂浓度、诱导坑排列方式、反应时温度等条件的不同得到的硅微通道结构有明显的差异。因此,本论文进行了以下研究:研究了诱导坑对大孔N型硅微通道阵列制备的影响,本文建立了诱导坑结构模型,通过理论模拟得到了光电化学腐蚀过程中诱导坑处电流密度和电势以及诱导坑的结构对硅微通道的影响,得到了不同参数在硅片内部的分布情况,并且分析了光电化学腐蚀过程中的电流密度。通过模拟结果可知,诱导坑在硅微通道的光电化学腐蚀中有积极作用,在光电化学腐蚀制备硅微通道阵列时,带有诱导坑的硅片将优先在诱导坑处发生化学反应,最终,制备的N型硅微通道阵列与诱导坑结构排列形式完全一致。分别使用含非离子Triton X-100、阳离子HTAC和阴离子LAS表面活性剂以及不含表面活性剂的HF电解液,制备出具有不同表面形貌的N型硅微通道。用电化学分析方法,研究了表面活性剂对极化过程的影响。利用扫描电子显微镜观察了硅微通道形貌,并且以质量损失测量和接触角测量为辅助,综合分析了电解液中表面活性剂类型对N型硅微通道的作用。结果显示表面活性剂对N型硅的空间电荷层和Helmholtz层均有一定的影响,同时加入表面活性剂后硅微通道的生长速率有所增加,从生长速率和表面形貌来看,非离子表面活性剂在N型硅微通道光电化学腐蚀中最优。本文研究了光电化学腐蚀过程中温度对大孔N型硅微通道阵列形貌的影响,通过研究发现,当腐蚀的温度过低时,硅微通道停止生长,而当温度过高时,硅微通道表层的孔径变大。因此讨论了温度和空穴迁移率以及扩散系数的关系。利用交流阻抗法测得不同温度界面等效电路的电荷转移电阻,通过研究结果可知温度越高,电荷转移电阻越小。研究了硅电极掺杂浓度对大孔N型硅微通道阵列制备的影响,分别选用电阻率为10-20Ω·cm和>10000Ω·cm的硅材料进行对比试验。利用扫描电子显微镜观察了硅微通道形貌,综合分析了硅电极掺杂浓度对N型硅微通道的作用。结果表明电阻率大于10000Ω·cm的N型硅,更适合制备大孔N型硅微通道阵列。
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