CN102079506A - 一种方向可以改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一维纳米材料的制备与应用领域，尤其涉及一种方向可以根据需要改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法。本发明首先在单晶硅片上化学镀一层纳米银颗粒作为金属催化剂，将镀过银的单晶硅片先在密闭容器中的一定浓度的刻蚀液中刻蚀一定时间，然后将刻蚀过的单晶硅片取出后放入在密闭容器中的另一浓度和比例不同的刻蚀液中，继续刻蚀一定时间，如此多次循环重复上述刻蚀，即可获得方向改变多次的弯折硅纳米线阵列。

Description

一种方向可以改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法
技术领域
本发明属于一维纳米材料的制备与应用领域，尤其涉及一种方向可以根据需要改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法。
背景技术
硅在微电子领域一直是主导材料，一维硅基材料在微电子、生物以及光电领域地位无可取代，在科学研究和实际应用中都具有非常重要的意义，一直是人们的研究热点。目前制备硅纳米线的方法主要有：化学气相沉积法(CVD)[参见：Won Il Park，Gengfeng Zheng，Xiaocheng Jiang，Bozhi Tian，andCharles M.Lieber.Controlled Synthesis of Millimeter-Long Silicon Nanowireswith Uniform Electronic Properties.Nano Lett.2008，8，9，3004]，激光烧蚀法(laser ablation method)[参见：Alffedo M.Morales，Charles M.Lieber.A LaserAblation Method for the Synthesis of Crystalline Semiconductor Nanowires.Science 1998：279.5348，208]，物理气相沉积法(physical vapor deposition)[参见：D.P.Yu，Z.G.Bai，et al.Nanoscale silicon wires synthesized using simplephysical evaporation.Appl.Phys.Lett.72，3458(1998)]等，近来出现的化学刻蚀法能够大面积制备单一方向的硅纳米线阵列，其方法简单，无需复杂的设备，条件容易控制[参见：单一轴向排布的单晶硅纳米线阵列，公开号CN1693191A]。
但是到目前为止，还没有一种方法能够实现硅纳米线的可控弯折，如果能够控制硅纳米线的弯折，在纳米器件方面将会有非常重要的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化辅助刻蚀法制备方向可以改变的弯折硅纳米线阵列的方法。
本发明的方向可以改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法，是一种通过改变刻蚀液的浓度、比例以及刻蚀工艺来改变硅片的刻蚀方法，从而得到方向改变的弯折硅纳米线，本发明通过改变刻蚀液的浓度条件，可分为两种方案，其中方案一的制备方法包括以下步骤：
(1)硅片清洗：可依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗单晶硅片，最后用蒸馏水冲洗干净；
(2)化学镀银：将步骤(1)清洗干净的单晶硅片浸入AgNO3和HF混合的镀银溶液中，优选浸入时间为1-3分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4-5M；
(3)硅片刻蚀：在密闭容器中，将经步骤(2)得到的镀银单晶硅片浸入温度为10-40℃的刻蚀液中进行刻蚀，在单晶硅片上刻蚀出硅纳米线阵列，优选刻蚀时间为5-60分钟；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.015-0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80-330；
(4)将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在密闭容器中，再将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入温度为10-40℃的另一浓度的刻蚀液中继续刻蚀(优选继续刻蚀时间为5-60分钟)，使步骤(3)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.1-0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20-50；或
直接向步骤(3)的刻蚀液中添加HF和/或H2O2来改变刻蚀液各组分的浓度和比例，在维持刻蚀液的温度为10-40℃下，使刻蚀液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.1-0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20-50；优选继续刻蚀5-60分钟；使步骤(3)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；
将刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在单晶硅片上得到方向改变一次的弯折硅纳米线阵列。
将上述步骤(4)刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净(方向改变一次的硅纳米线阵列)，在密闭容器中，再次将步骤(4)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(3)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次(方向改变两次的硅纳米线阵列)；然后再次将刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(4)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次(方向改变三次的硅纳米线阵列)；反复循环重复步骤(3)和步骤(4)的刻蚀工艺，直至在单晶硅片上得到所需方向改变多次的硅纳米线阵列，取出冲洗干净，即在单晶硅片上可得到本发明所述的方向可以改变的弯折硅纳米线阵列。
所述的再次将步骤(4)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(3)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，所述的刻蚀液是新配制的与步骤(3)所述的刻蚀液相同的刻蚀液；或向步骤(3)已刻蚀过单晶硅片的刻蚀液中添加HF和/或H2O2，以使刻蚀过单晶硅片的刻蚀液恢复到与步骤(3)所述的刻蚀液浓度相同。
本发明也可先用上述步骤(4)所述浓度的刻蚀液对单晶硅片进行刻蚀后，再用上述步骤(3)所述浓度的刻蚀液对单晶硅片进行刻蚀，其方案二的制备方法包括以下步骤：
(1)硅片清洗：可依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗单晶硅片，最后用蒸馏水冲洗干净；
(2)化学镀银：将步骤(1)清洗干净的单晶硅片浸入AgNO3和HF混合的镀银溶液中，优选浸入时间为1-3分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4-5M；
(3)硅片刻蚀：在密闭容器中，将经步骤(2)得到的镀银单晶硅片浸入温度为10-40℃的刻蚀液中进行刻蚀，在单晶硅片上刻蚀出硅纳米线阵列，优选刻蚀时间为5-60分钟；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.1-0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20-50；
(4)将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在密闭容器中，再将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入温度为10-40℃的另一浓度的刻蚀液中继续刻蚀(优选继续刻蚀时间为5-60分钟)，使步骤(3)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.015-0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80-330；或
直接向步骤(3)的刻蚀液中添加HF和/或H2O2来改变刻蚀液各组分的浓度和比例，在维持刻蚀液的温度为10-40℃下，使刻蚀液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.015-0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80-330后继续刻蚀，使步骤(3)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；
将刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在单晶硅片上得到方向改变一次的弯折硅纳米线阵列。
将上述方案二步骤(4)刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净(方向改变一次的硅纳米线阵列)，在密闭容器中，再次将步骤(4)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(3)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次(方向改变两次的硅纳米线阵列)；然后再次将刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(4)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次(方向改变三次的硅纳米线阵列)；反复循环重复步骤(3)和步骤(4)的刻蚀工艺，直至在单晶硅片上得到所需方向改变多次的硅纳米线阵列，取出冲洗干净，即在单晶硅片上可得到本发明所述的方向可以改变的弯折硅纳米线阵列。
方案二所述的再次将步骤(4)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(3)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，所述的刻蚀液是新配制的与步骤(3)所述的刻蚀液相同的刻蚀液；或向步骤(3)已刻蚀过单晶硅片的刻蚀液中添加HF和/或H2O2，以使刻蚀过单晶硅片的刻蚀液恢复到与步骤(3)所述的刻蚀液浓度相同。
上述的单晶硅片为<111>晶向的硅片。
本发明中的刻蚀液用密闭容器盛装，防止氢氟酸挥发使浓度改变。
步骤(2)的目的是在单晶硅片表面沉积一层银的纳米颗粒作为刻蚀时的催化剂。步骤(4)改变刻蚀条件的目的是改变硅纳米线的刻蚀延长方向；如前所述，可以多次改变刻蚀条件得到方向改变多次的硅纳米线阵列(只要反复循环重复步骤(3)和(4))；所述的方向改变多次的硅纳米线阵列，其硅纳米线阵列是以“之”字形的方向刻蚀延长，在方案一的步骤(3)所用的刻蚀液中，硅纳米线沿着<111>晶向刻蚀延长，在步骤(4)所用的刻蚀液中硅纳米线沿着<100>晶向刻蚀延长；在方案二的步骤(3)所用的刻蚀液中，硅纳米线沿着<100>晶向刻蚀延长，在步骤(4)所用的刻蚀液中硅纳米线沿着<111>晶向刻蚀延长。每次刻蚀的温度与时间决定硅纳米线的长度，温度越高刻蚀越快，时间不限于上述的5-60分钟。
本发明首先在单晶硅片上化学镀一层纳米银颗粒作为金属催化剂，将镀过银的单晶硅片先在密闭容器中的一定浓度的刻蚀液中刻蚀一定时间，然后将刻蚀过的单晶硅片取出后放入在密闭容器中的另一浓度和比例不同的的刻蚀液中，继续刻蚀一定时间，如此多次循环重复，通过在刻蚀过程中改变刻蚀液两种成分的浓度和比例，即可获得方向改变多次的弯折硅纳米线阵列。
附图说明
图1.本发明实施例1的弯折的硅纳米线先沿着<100>晶向生长10μm，再沿<111>晶向生长2μm。
图2.本发明实施例2的弯折的硅纳米线先沿着<100>晶向生长3μm，再沿<111>晶向生长4μm。
图3.本发明实施例3的弯折的硅纳米线先沿着<111>晶向生长4μm，再沿<100>晶向生长5μm。
图4.本发明实施例6的弯折的硅纳米线先沿着<100>晶向生长2μm，再沿<111>晶向生长2μm，再沿着<100>晶向生长4μm。
图5.本发明实施例7的弯折的硅纳米线先沿着<100>晶向生长1μm，再沿<111>晶向生长2μm，再沿着<100>晶向生长1μm，再沿<111>晶向生长2μm。
图6.本发明实施例2的硅纳米线透射电子显微镜照片。
图7.本发明实施例2的硅纳米线高分辨透射电子显微镜照片。
图8.本发明实施例2的硅纳米线的选区电子衍射图案。
具体实施方式
实施例1
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中2分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中40℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为10mL的HF为4.8M，H2O2为0.1M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为48，10分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；然后向该刻蚀液中加入10mL的HF为4.8M，H2O2为0.02M的混合溶液，使刻蚀液中HF为4.8M，H2O2为0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀30分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，即得到先沿<100>晶向生长10μm的硅纳米线阵列，再沿<111>晶向生长2μm的硅纳米线阵列，方向改变一次的弯折硅纳米线阵列如图1所示。
实施例2
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中2分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为5M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中10℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为4mL的HF为4.0M，H2O2为0.2M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为20，10分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；然后向该刻蚀液中加入4.0M的HF 20mL，使刻蚀液中HF为4.0M，H2O2为0.03M，HF与H2O2的摩尔比值为130，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀1小时，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，即得到先沿<100>晶向生长3μm的硅纳米线阵列，再沿<111>晶向生长4μm的硅纳米线阵列，方向改变一次的弯折硅纳米线阵列如图2所示；硅纳米线透射电子显微镜照片如图6所示；硅纳米线高分辨透射电子显微镜照片如图7所示；硅纳米线的选区电子衍射图案如图8所示。
实施例3
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中2分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为5M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中40℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为20mL的HF为4.8M，H2O2为0.02M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为240，25分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；然后向该刻蚀液中加入0.4mL H2O2，使刻蚀液中HF为4.8M，H2O2为0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为22，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀10分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，即得到先沿<111>晶向生长4μm的硅纳米线阵列，再沿<100>晶向生长5μm的硅纳米线阵列，方向改变一次的弯折硅纳米线阵列如图3所示。
实施例4
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中1分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4.5M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中40℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为20mL的HF为4.8M，H2O2为0.02M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为240，25分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；然后向该刻蚀液中加入20mL的HF为4.8M，H2O2为0.38M的混合溶液，使刻蚀液中HF为4.8M，H2O2为0.2M，HF与H2O2的摩尔比值为24，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀10分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，即得到先沿<111>晶向生长4μm的硅纳米线阵列，再沿<100>晶向生长5μm的方向改变一次的弯折硅纳米线阵列。
实施例5
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中2分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4.5M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中35℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为20mL的HF为5M，H2O2为0.1M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为50，10分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；取出刻蚀过的<111>晶向硅片冲洗干净后浸入另一密闭容器中35℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中刻蚀液为30mL的HF为4.8M，H2O2为0.03M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为160，继续刻蚀60分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，即得到先沿<100>晶向生长6μm的硅纳米线阵列，再沿<111>晶向生长4μm的方向改变一次的弯折硅纳米线阵列。
实施例6
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中2分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中40℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为4mL的HF为5.0M，H2O2为0.2M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为25，5分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；然后向该刻蚀液中加入5.0M的HF 20mL，使刻蚀液中HF为5.0M，H2O2为0.03M，HF与H2O2的摩尔比值为170，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀30分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，在<111>晶向的硅片上刻蚀出方向改变一次的弯折硅纳米线阵列；然后向该刻蚀液中加入0.2mL H2O2，使HF浓度为5.0M，H2O2为0.12M，HF与H2O2的摩尔比值为42，刻蚀10分钟，取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，即得到先沿着<100>晶向生长2μm的硅纳米线阵列，再沿<111>晶向生长2μm的硅纳米线阵列，再沿<100>晶向生长4μm的硅纳米线阵列，方向改变两次的弯折硅纳米线阵列如图4所示。
实施例7
将依次用蒸馏水、乙醇和丙酮超声清洗，最后用蒸馏水冲洗干净的<111>晶向的硅片浸入HF和AgNO3混合的镀银溶液中3分钟，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4M；取出并冲洗干净，浸入密闭容器中40℃的刻蚀液中进行刻蚀；其中，刻蚀液为10mL的HF为4.6M，H2O2为0.2M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为23，5分钟后在<111>晶向的硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，浸入另一浓度的密闭容器中进行刻蚀；其中刻蚀液为20mL的HF为4.6M，H2O2为0.02M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为230，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀25分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；在上述刻蚀液中加入0.4mL H2O2，使刻蚀液中HF为4.6M，H2O2为0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀5分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变两次；取出<111>晶向的硅片并冲洗干净，浸入另一浓度的密闭容器中进行刻蚀；其中刻蚀液为20mL的HF为5M，H2O2为0.015M的混合溶液，HF与H2O2的摩尔比值为330，在刻蚀液的温度为40℃下继续刻蚀50分钟，使上述刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变三次，即得到先沿着<100>晶向生长1μm的硅纳米线阵列，再沿<111>晶向生长2μm的硅纳米线阵列，再沿<100>晶向生长1μm的硅纳米线阵列，最后沿<111>晶向生长2μm的硅纳米线阵列，方向改变三次的弯折硅纳米线阵列如图5所示。

Claims (9)

1.一种方向可以改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
(1)将清洗干净的单晶硅片浸入AgNO3和HF混合的镀银溶液中，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4-5M；
(2)在密闭容器中，将经步骤(1)得到的镀银单晶硅片浸入温度为10-40℃的刻蚀液中进行刻蚀，在单晶硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.015-0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80-330；
(3)将步骤(2)刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在密闭容器中，再将步骤(2)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入温度为10-40℃的另一浓度的刻蚀液中继续刻蚀，使步骤(2)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.1-0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20-50；或
直接向步骤(2)的刻蚀液中添加HF和/或H2O2来改变刻蚀液各组分的浓度和比例，在维持刻蚀液的温度为10-40℃下，使刻蚀液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.1-0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20-50后继续刻蚀，使步骤(2)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；
将刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在单晶硅片上得到方向改变一次的弯折硅纳米线阵列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在密闭容器中，再次将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(2)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次；然后再次将刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(3)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次；反复循环重复步骤(2)和步骤(3)的刻蚀工艺，直至在单晶硅片上得到所需方向改变多次的弯折硅纳米线阵列。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的再次将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(2)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，所述的刻蚀液是新配制的与步骤(2)所述的刻蚀液相同的刻蚀液；或向步骤(2)已刻蚀过单晶硅片的刻蚀液中添加HF和/或H2O2，以使刻蚀过单晶硅片的刻蚀液恢复到与步骤(2)所述的刻蚀液浓度相同。
4.一种方向可以改变的弯折硅纳米线阵列的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
(1)将清洗干净的单晶硅片浸入AgNO3和HF混合的镀银溶液中，其中镀银溶液中的AgNO3浓度为5mM，HF的浓度为4-5M；
(2)在密闭容器中，将经步骤(1)得到的镀银单晶硅片浸入温度为10-40℃的刻蚀液中进行刻蚀，在单晶硅片上刻蚀出硅纳米线阵列；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.1-0.22M，HF与H2O2的摩尔比值为20-50；
(3)将步骤(2)刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在密闭容器中，再将步骤(2)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入温度为10-40℃的另一浓度的刻蚀液中继续刻蚀，使步骤(2)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；所述的刻蚀液为HF和H2O2的混合溶液，其中混合溶液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.015-0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80-330；或
直接向步骤(2)的刻蚀液中添加HF和/或H2O2来改变刻蚀液各组分的浓度和比例，在维持刻蚀液的温度为10-40℃下，使刻蚀液中的HF浓度为4-5M，H2O2浓度为0.015-0.06M，HF与H2O2的摩尔比值为80-330后继续刻蚀，使步骤(2)刻蚀出的硅纳米线阵列继续刻蚀延长，并且新刻蚀出的硅纳米线阵列方向改变一次；
将刻蚀完成后得到的单晶硅片取出并冲洗干净，在单晶硅片上得到方向改变一次的弯折硅纳米线阵列。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：在密闭容器中，再次将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(2)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次；然后再次将刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(3)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，在温度为10-40℃下继续刻蚀延长硅纳米线阵列，新刻蚀出的硅纳米线阵列方向再改变一次；反复循环重复步骤(2)和步骤(3)的刻蚀工艺，直至在单晶硅片上得到所需方向改变多次的弯折硅纳米线阵列。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的再次将步骤(3)刻蚀完成后得到的单晶硅片浸入步骤(2)所述浓度范围和摩尔比值的刻蚀液中，所述的刻蚀液是新配制的与步骤(2)所述的刻蚀液相同的刻蚀液；或向步骤(2)已刻蚀过单晶硅片的刻蚀液中添加HF和/或H2O2，以使刻蚀过单晶硅片的刻蚀液恢复到与步骤(2)所述的刻蚀液浓度相同。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其特征是：所述的单晶硅片为<111>晶向的硅片。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是：步骤(1)所述的将清洗干净的单晶硅片浸入AgNO3和HF混合的镀银溶液中的时间为1-3分钟。
9.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征是：所述的刻蚀时间为5-60分钟。
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