一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法
1.本發明屬于硅納米結構制備技術領域，具體涉及一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法。
背景技術：
2.硅納米結構在傳感器、電子電路以及新能源等領域具有廣泛的應用；目前國內外關于硅微納結構材料的制備方法進行了相關研究，主要有干法刻蝕和濕法刻蝕；其中，干法刻蝕包括反應離子刻蝕法和光刻法等；濕法刻蝕包括氧化物輔助生長法和化學氣相沉積法等。
3.金屬輔助化學腐蝕法也是目前硅微納結構材料制備的方法之一，其工藝簡單，生產成本低，受到越來越多的研究人員關注，已經在世界范圍內被廣泛接受并運用；但是金屬催化化學腐蝕制造的納米結構的質量和刻蝕速度受到刻蝕溫度、硅自身晶向力、貴金屬種類、刻蝕液濃度和刻蝕液種類的影響，難以控制具體的刻蝕方向，且刻蝕速率較慢，從而無法制造出高質量的納米結構；因此，目前急需一種能對硅片刻蝕方向進行精確控制的刻蝕方法，提高硅片刻蝕的精確性。
技術實現要素：
4.針對上述問題，本發明提出一種基于磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，實現對硅材料刻蝕過程的控制。
5.本發明采取的技術方案如下：
6.本發明一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，具體如下：
7.在待加工硅片表面沉積導磁性膜；將沉積導磁性膜后的硅片固定在反應釜中的夾緊架上，其中，夾緊架與反應釜底部固定；然后，將反應釜置于振動裝置上，調節固定在反應釜外部銜鐵圈上的三個漆包線繞線組通入的電流頻率、相位與幅值，使得三個漆包線繞線組產生的疊加磁場的磁通路穿過反應釜內部且磁力線在硅片表面排布成與預設納米線結構一致的形狀；啟動振動裝置，并在反應釜中加入腐蝕液，硅片上的導磁性膜在振動作用下向外析出導磁性金屬粒子；接著，蓋上釜端蓋，在磁力的作用下，導磁性金屬粒子在腐蝕液中沿疊加磁場的磁力線排布，而且在持續振動作用下，靠近硅片表面的導磁性金屬粒子沿磁力線方向運動，并與硅片表面不斷發生撞擊，團聚在導磁性金屬粒子周圍的腐蝕液中起腐蝕作用的酸隨導磁性金屬粒子撞擊硅片表面，與硅片反應；與硅片表面發生撞擊反彈后的導磁性金屬粒子因受到磁力，又重新沿疊加磁場的磁力線排布；導磁性金屬粒子往復撞擊和重新沿疊加磁場的磁力線排布，經過預設時間后，在硅片表面形成預設微納米結構。
8.優選地，三個漆包線繞線組產生的疊加磁場中，其中兩個漆包線繞線組產生的磁場決定疊加磁場的磁力線大致分布，另一個漆包線繞線組產生的磁場用于調整疊加磁場在硅片表面的磁力線指向，并對疊加磁場的磁力線分布產生微調作用。
9.優選地，所述的腐蝕液由質量濃度為40％的和質量濃度為30％的雙氧水配
置而成，和雙氧水的體積比為12:1。
10.優選地，三個漆包線繞線組與電池組中的三個交流電源一分別連接，所述振動裝置與電池組中的交流電源二連接，交流電源一和交流電源二的電壓范圍均為12-24v。
11.更優選地，漆包線繞線組與電池組的交流電源一之間串聯有電阻。
12.優選地，所述腐蝕液與硅片的反應在15-25℃的環境下進行。
13.優選地，在待加工硅片表面沉積導磁性膜的過程如下：在待加工硅片表面先濺射一層銀，再濺射一層鐵，最后再濺射一層銀，最終在在待加工硅片表面形成導磁性膜。
14.更優選地，所述的銀替換為金或鉑。
15.本發明具有的有益效果是：
16.本發明在硅片表面制備了導磁性膜，通過振動裝置振動硅片，使硅片上的導磁性膜析出導磁性金屬粒子；通過向三個裝配在銜鐵圈上的漆包線繞線組通電，產生三個磁場，使得導磁性金屬粒子受到洛倫茲力作用沿磁場的磁力線排布，并在持續振動作用下沿硅片表面磁力線指向與硅片表面發生撞擊，團聚在導磁性金屬粒子周圍的腐蝕液中起腐蝕作用的酸隨導磁性金屬粒子撞擊硅片表面，與硅片反應；在振動裝置與磁場的結合作用下，導磁性金屬粒子不斷重復地與硅片表面撞擊，并不斷回到磁力線位置進行排布，從而逐漸完成硅片表面的微納米結構制備；本發明通過改變三個漆包線繞線組通入電流的頻率、相位和幅值，能獲得不同的磁場分布，使得導磁性金屬粒子能帶動腐蝕液中起腐蝕作用的酸在硅片上刻蝕出不同的預設圖案；本發明結構簡單，便于操作，能對硅片的刻蝕過程進行精確控制。
附圖說明
17.圖1為本發明中反應釜、振動裝置、夾緊架和三個漆包線繞線組的裝配關系示意圖。
具體實施方式
18.以下結合附圖對本發明作進一步說明。
19.本發明一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，具體如下：
20.如圖1所示，在待加工硅片表面沉積導磁性膜；將沉積導磁性膜后的硅片固定在反應釜7中的夾緊架上，其中，夾緊架8與反應釜7底部固定；然后，將反應釜7置于振動裝置上，調節固定在反應釜7外部銜鐵圈4上的三個漆包線繞線組5通入的電流頻率、相位與幅值，使得三個漆包線繞線組5產生的疊加磁場的磁通路穿過反應釜7內部且磁力線在硅片表面排布成預設納米線結構；啟動振動裝置6，并在反應釜7中加入腐蝕液，硅片上的導磁性膜在振動作用下向外析出導磁性金屬粒子；接著，蓋上釜端蓋，在磁力的作用下，導磁性金屬粒子在腐蝕液中沿疊加磁場的磁力線排布，而且在持續振動作用下，靠近硅片表面的導磁性金屬粒子沿磁力線方向運動，并與硅片表面不斷發生撞擊，團聚在導磁性金屬粒子周圍的腐蝕液中起腐蝕作用的酸隨導磁性金屬粒子撞擊硅片表面，與硅片反應；與硅片表面發生撞擊反彈后的導磁性金屬粒子因受到磁力，又重新沿疊加磁場的磁力線排布；導磁性金屬粒子往復撞擊和重新沿疊加磁場的磁力線排布，經過預設時間后，在硅片表面形成預設微納米結構。
21.作為一個優選實施例，三個漆包線繞線組5產生的疊加磁場中，其中兩個漆包線繞線組5產生的磁場決定疊加磁場的磁力線大致分布，另一個漆包線繞線組5產生的磁場用于調整疊加磁場在硅片表面的磁力線指向(能影響導磁性金屬粒子的運動方向)，并對疊加磁場的磁力線分布產生微調作用。
22.作為一個優選實施例，腐蝕液由質量濃度為40％的和質量濃度為30％的雙氧水配置而成，其中和雙氧水的體積比為12:1。
23.作為一個優選實施例，三個漆包線繞線組5與電池組2中的三個交流電源一分別連接，所述振動裝置6與電池組2中的交流電源二連接，交流電源一和交流電源二的電壓范圍均為12-24v。
24.作為一個更優選實施例，漆包線繞線組5與電池組2的交流電源一之間串聯有電阻3；電阻3能保護電路，并提高電路的穩定性。
25.作為一個優選實施例，所述腐蝕液與硅片的反應在15-25℃的環境下進行。
26.作為一個優選實施例，在待加工硅片表面沉積導磁性膜的過程如下：在待加工硅片表面先濺射一層銀，再濺射一層鐵，最后再濺射一層銀，最終在在待加工硅片表面形成導磁性膜。
27.作為一個優選實施例，銀替換為金或鉑。
28.電池組2和振動裝置6均與控制器1連接，受控制器1控制。
技術特征：
1.一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：具體如下：在待加工硅片表面沉積導磁性膜；將沉積導磁性膜后的硅片固定在反應釜中的夾緊架上，其中，夾緊架與反應釜底部固定；然后，將反應釜置于振動裝置上，調節固定在反應釜外部銜鐵圈上的三個漆包線繞線組通入的電流頻率、相位與幅值，使得三個漆包線繞線組產生的疊加磁場的磁通路穿過反應釜內部且磁力線在硅片表面排布成與預設納米線結構一致的形狀；啟動振動裝置，并在反應釜中加入腐蝕液，硅片上的導磁性膜在振動作用下向外析出導磁性金屬粒子；接著，蓋上釜端蓋，在磁力的作用下，導磁性金屬粒子在腐蝕液中沿疊加磁場的磁力線排布，而且在持續振動作用下，靠近硅片表面的導磁性金屬粒子沿磁力線方向運動，并與硅片表面不斷發生撞擊，團聚在導磁性金屬粒子周圍的腐蝕液中起腐蝕作用的酸隨導磁性金屬粒子撞擊硅片表面，與硅片反應；與硅片表面發生撞擊反彈后的導磁性金屬粒子因受到磁力，又重新沿疊加磁場的磁力線排布；導磁性金屬粒子往復撞擊和重新沿疊加磁場的磁力線排布，經過預設時間后，在硅片表面形成預設微納米結構。2.根據權利要求1所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：三個漆包線繞線組產生的疊加磁場中，其中兩個漆包線繞線組產生的磁場決定疊加磁場的磁力線大致分布，另一個漆包線繞線組產生的磁場用于調整疊加磁場在硅片表面的磁力線指向，并對疊加磁場的磁力線分布產生微調作用。3.根據權利要求1所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：所述的腐蝕液由質量濃度為40％的和質量濃度為30％的雙氧水配置而成，和雙氧水的體積比為12:1。4.根據權利要求1所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：三個漆包線繞線組與電池組中的三個交流電源一分別連接，所述振動裝置與電池組中的交流電源二連接，交流電源一和交流電源二的電壓范圍均為12-24v。5.根據權利要求4所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：漆包線繞線組與電池組的交流電源一之間串聯有電阻。6.根據權利要求1所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：所述腐蝕液與硅片的反應在15-25℃的環境下進行。7.根據權利要求1所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：在待加工硅片表面沉積導磁性膜的過程如下：在待加工硅片表面先濺射一層銀，再濺射一層鐵，最后再濺射一層銀，最終在在待加工硅片表面形成導磁性膜。8.根據權利要求1所述的一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，其特征在于：所述的銀替換為金或鉑。
技術總結
本發明公開了一種磁場與機械振動結合的硅納米結構制備方法，通過振動硅片，使預先沉積在硅片上的導磁性膜析出導磁性金屬粒子，通過向三個漆包線繞線組產生三個磁場，使導磁性金屬粒子沿磁場的磁力線排布，并在持續振動作用下沿硅片表面磁力線指向與硅片表面發生撞擊，使團聚在導磁性金屬粒子周圍的腐蝕液中的酸隨導磁性金屬粒子撞擊硅片表面，與硅片反應；在振動與磁場結合作用下，導磁性金屬粒子不斷重復與硅片表面撞擊，并不斷回到磁力線位置進行排布，逐漸完成硅片表面的微納米結構制備。本發明通過改變三個漆包線繞線組通入電流的頻率、相位和幅值，能獲得不同磁場分布，使導磁性金屬粒子能帶動腐蝕液中的酸在硅片上刻蝕出不同的預設圖案。蝕出不同的預設圖案。蝕出不同的預設圖案。
