CN111372889B - 溶液中硅纳米线及硅纳米板的无电生产 - Google Patents
溶液中硅纳米线及硅纳米板的无电生产 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111372889B CN111372889B CN201780083712.6A CN201780083712A CN111372889B CN 111372889 B CN111372889 B CN 111372889B CN 201780083712 A CN201780083712 A CN 201780083712A CN 111372889 B CN111372889 B CN 111372889B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- silicon
- nanowires
- nanoplates
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 191
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 191
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 184
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 43
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 42
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims abstract description 33
- XYRAEZLPSATLHH-UHFFFAOYSA-N trisodium methoxy(trioxido)silane Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].CO[Si]([O-])([O-])[O-] XYRAEZLPSATLHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 150000002736 metal compounds Chemical group 0.000 claims description 49
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 claims description 34
- LMBWSYZSUOEYSN-UHFFFAOYSA-N diethyldithiocarbamic acid Chemical compound CCN(CC)C(S)=S LMBWSYZSUOEYSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229950004394 ditiocarb Drugs 0.000 claims description 28
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 8
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- YYPNJNDODFVZLE-UHFFFAOYSA-N 3-methylbut-2-enoic acid Chemical compound CC(C)=CC(O)=O YYPNJNDODFVZLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 100
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- -1 silicon ions Chemical class 0.000 description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- DVJBQMXUPAIBLE-UHFFFAOYSA-N 3-methylbut-2-enoic acid Chemical compound CC(C)=CC(O)=O.CC(C)=CC(O)=O DVJBQMXUPAIBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUHFWCGCSVTMPG-UHFFFAOYSA-N [C].[C] Chemical compound [C].[C] IUHFWCGCSVTMPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012261 overproduction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N silicide(1-) Chemical compound [Si-] HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002620 silicon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021430 silicon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
- C30B7/14—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions the crystallising materials being formed by chemical reactions in the solution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/50—Silver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/52—Gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/86—Chromium
- B01J23/862—Iron and chromium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
- B01J35/45—Nanoparticles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
- C30B29/64—Flat crystals, e.g. plates, strips or discs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
- C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
- C01P2004/24—Nanoplates, i.e. plate-like particles with a thickness from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于制造多个硅纳米线或多个硅纳米板的组合物以及方法，所述组合物包括：氢氧化钾(KOH)、至少一种催化剂、甲基硅酸钠(CH5NaO3Si)以及乙二胺四乙酸(EDTA)，所述乙二胺四乙酸作为一第一螯合剂。
Description
技术领域
本公开一般涉及多个硅纳米线(silicon nanowire)的生产，且特别涉及在一溶液中且在一网状物(mesh)的顶部上生产多个硅纳米线及/或硅纳米板，而不需过度加热所述溶液及/或使用外部直流电。
背景技术
硅纳米线具有独特的性能和性质，这些独特的物理及化学性质使其成为微电子工业中一种良好且理想的材料。硅纳米线传统上是使用化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，CVD)工序生产。在所述CVD工序期间，基板可以暴露于一源材料(sourcematerial)，所述源材料可以由一气体带入反应器。在所述反应器中，所述基板、气体及源材料可以加热到超过200℃的温度，及/或可以产生真空。所述高温及/或真空以及所述源材料的恒定流动可以使所述源材料与所述基板表面反应并在其上沉积，从而生产所需的沉积物，例如硅纳米线。最近进行的研究可能提出使用其他方法来生长硅纳米线的可能性。然而，所述其他方法可能公开将反应器及/或溶液加热至甚至比先前提出更高的温度，例如300℃或更高。其他公开的方法可能包括使用直流电以促进所述反应，其可能需要使用甚至更多的能量。
现有技术说明
在水大气压中硅纳米线的纳米研究生长(Nano Research Growth of siliconnanowires in aqueous atmospheric pressure)-Nae-Man Park及Chel-Jong Choi；清华大学出版于2014年3月12日。
发明内容
根据本发明的一些实施例的一方面，提供了一种用于制造多个硅纳米线或多个硅纳米板的组合物，所述组合物包括：氢氧化钾(KOH)、至少一种催化剂、金属硅酸钠(Na2SiO2)以及乙二胺四乙酸(EDTA)，其作为一第一螯合剂。
可选地，所述组合物的催化剂更包括具有多种金属特性的至少一种金属化合物。
可选地，所述组合物更包括二乙基二硫代氨基甲酸钠(C5H10NS2Na)，其作为一第二螯合剂。
可选地，所述组合物的催化剂更包括一短的有机化合物，其作为一缓冲剂，所述缓冲剂能够调节形成的所述多个硅纳米线或硅纳米板的数量并防止结块(agglomeration)。
可选地，所述EDTA以及所述二乙基二硫代氨基甲酸钠之间的比例进一步决定在所述溶液中形成的多个纳米线结构，例如多个细长的纳米线或多个粗短的纳米线。
可选地，所述组合物的短的有机化合物是酸性的。
可选地，所述组合物的短的有机化合物是二甲基丙烯酸(DimethylacrylicAcid)。
可选地，所述组合物的金属化合物更包括金、银、铜、不锈钢或其组合。
可选地，所述组合物的金属化合物更包括一网状物。
可选地，所述组合物的金属化合物更包含小于40纳米的多个纳米金属粒子。
根据本发明的一些实施例的另一方面，提供了一种用于制造能够生产多个硅纳米线或多个硅纳米板的一溶液的方法，所述方法包括：将蒸馏水引入至一盆器；将氢氧化钾(KOH)引入至所述溶液，其作为一电子媒介体(electron mediator)；形成一均质溶液(homogenized solution)；加热所述溶液至75摄氏度，并保持所述溶液低于沸点；将至少一种催化剂引入至所述溶液；将甲基硅酸钠(sodium methyl siliconate)引入至所述溶液；将乙二胺四乙酸(EDTA)引入至所述溶液，其作为一第一螯合剂；以及将二乙基二硫代氨基甲酸钠(C5H10NS2Na)引入至所述溶液，其作为一第二螯合剂；将一短的有机化合物引入至所述溶液，其中使用所述催化剂形成所述多个纳米线或多个纳米板，以及其中所述有机化合物作为一缓冲剂，以控制形成的所述多个硅纳米线或硅纳米板的数量并防止结块。
可选地，所述方法进一步控制所述EDTA以及所述二乙基二硫代氨基甲酸钠之间的比例，其决定在所述溶液中形成的多个纳米线结构，例如多个细长的纳米线或多个粗短的纳米线。
可选地，所述方法进一步控制通过引入与二乙基二硫代氨基甲酸钠相比较多的EDTA来形成多个较细长的纳米线。
可选地，所述方法进一步控制通过引入与二乙基二硫代氨基甲酸钠相比较少的EDTA来形成多个较粗短的纳米线。
可选地，所述方法的短的有机化合物是酸性的。
可选地，所述方法的短的有机化合物是二甲基丙烯酸。
可选地，所述方法的催化剂更包括具有多种金属特性的至少一种金属化合物。
可选地，所述方法的金属化合物更包括一网状物。
可选地，所述方法的金属网状物更包括金、银、铜、不锈钢或其组合。
可选地，所述方法的金属化合物更包含小于40纳米的多个纳米金属粒子。
可选地，所述方法的有机化合物进一步与所述第二螯合剂结合，从而防止所述多个纳米线或纳米板的形成。
可选地，所述方法的KOH含量在每100毫升的所述溶液中高于0.5克。
可选地，所述方法更包括在每100毫升的一溶液中，进一步包括1至3克氢氧化钾(KOH)、20至50毫升硅酸钠(Sodium Silicanate)、0.35至0.55克EDTA、0.35至0.6克C5H10NS2Na以及0.15至0.25克所述有机化合物。
可选地，所述方法更包括从所述溶液提取所述多个纳米线或纳米板，其进一步包括：加热所述盆器到至少100摄氏度以蒸发所述溶液，例如将所述溶液浓缩成100毫升至30毫升；加入25至35毫升之间的乙醇至所述盆器；加热所述盆器到至少100摄氏度以蒸发所述溶液，例如将所述溶液浓缩成50毫升至30毫升；以及加入25至35毫升之间的乙醇至所述盆器，以及使所述溶液静止，直到所述溶液中形成两个不同层相，其中所述多个硅纳米线或硅纳米板浮在上层相的顶部，而副产物沉入下层相。
可选地，所述方法更包括从所述溶液提取所述金属化合物，并使用蒸馏水冲洗所述金属化合物，然后干燥所述金属化合物。
附图说明
在以下附图中示出所述公开主题的一些非限制性示例性实施方式或特征。
在图中：
图1是根据本发明的一些实施例说明用于生产多个硅纳米线及/或硅纳米板的方法的示意流程图；
图2是根据本发明的一些实施例的一示例性盆器的示意图，其促进能够生产多个硅纳米线及/或硅纳米板的一溶液；
图3是根据本发明的一些实施例的一溶液中两种或多种化合物之间的一反应的示意图，所述反应可以导致多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产；
图4A及4B是显示多个硅纳米线及硅纳米板的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)拍摄；
图4C是显示多个硅纳米板的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图5A、5B及5C是显示多个硅纳米线及/或硅纳米板生长在一网状物上及一溶液中的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图5D是显示硅纳米线生长在碳(Carbon)上及一溶液中的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图6是显示多个硅纳米线在一溶液中没有使用一短的有机化合物作为一缓冲剂的的照片，所述照片显示多个硅纳米线可以彼此黏附(stick)，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图7A是显示具有多个硅纳米线及硅纳米板的一网状物的全景照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图7B是显示一硅纳米线附着至一硅纳米板的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图7C及7D是显示在一溶液中使用一金属网状物作为所述催化剂来形成多个硅纳米板的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄；
图8A及8B是显示在一溶液中使用一金属网状物作为所述催化剂来形成多个硅纳米板的照片，所述照片是使用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy，TEM)拍摄；
图8C及8D是显示在一溶液中使用一金属网状物作为所述催化剂来形成多个硅纳米线及硅纳米板的照片，所述照片是使用透射电子显微镜(TEM)拍摄；
图9A是显示一硅纳米板衍射(diffraction)的照片，如图8A及8B中所示，呈现所述硅化合物的一结晶形成，所述照片是使用透射电子显微镜(TEM)拍摄；
图9B是显示一硅纳米板衍射的快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)照片，如图8C及8D中所示，呈现所述硅化合物的一结晶形成，所述照片是使用透射电子显微镜(TEM)拍摄；以及
图10是显示使用一CVD方法形成多个硅纳米线的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄。
详细参照附图的内容，在此要强调的是，附图中显示的特定内容为范例，且其目的是为了方便说明本发明的某些实施方式。据此，针对附图进行的说明可以使本领域技术人员了解如何可以实践本发明的实施方式。
在一个或多个附图中出现的相同或重复或等同或相似的结构、组件或部件通常是由相同的参考符号所标示，可选地，可以透过额外的一个或多个字母来区别相似的实体或实体的变化，且不会重复标示及/或说明。对先前介绍过的组件的参照说明，不一定需要再进一步引用该些组件出现的附图或段落。
为了附图表现的方便性或清晰性，附图中所显示的组件与特征的尺寸不一定会按照比例或真实观点显示。为了方便性或清晰性，某些组件或结构并未显示或仅局部显示，并且/或者是以不同视角或不同观点显示。
具体实施方式
本发明的一些实施例提供了一种用于制造多个硅纳米线及/或硅纳米板的简单及节能的方法。多个硅纳米线传统上是使用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)反应器及/或其他耗能的方法及/或技术生产。已知的方法可能需要将一溶液及/或一反应器加热至超过200℃、在一反应器中产生真空、及/或通过使用一外部电流以促进负责用于多个硅纳米线生产的反应。在多个硅纳米线的生产工序中，可使用高温、真空及/或使用外部直流电来克服所需的电子转移机制的能量激活点(energy activation point)。使用这样的方法、技术及/或反应器可能需要特殊的设备及使用大量能量，其可能造成多个硅纳米线的生产昂贵。
根据本发明的一些实施例，所公开的方法可以降低生产成本、简化多个硅纳米线的生产工序、及/或能够实现多个硅纳米板的生产。本文中所公开的方法提出，在给定的特殊条件下，可以降低用于多个硅纳米线生产的所述能量激活点，而不需使用过多的热及/或直流电。例如，在甲基硅酸钠及一催化剂(例如一金属化合物)之间的反应，可以在不需要一外部直流电、产生真空、及/或周围区域、溶液及/或反应器加热超过100℃的情况下发生。
根据本发明的一些实施例，使用碱性溶液(例如氢氧化钾(KOH))可帮助降低生产多个硅纳米线及/或硅纳米板工序中的所述能量激活点。例如，KOH可以用作一电子媒介体，使可以带负电的一硅阴离子更容易转移至可以带正电的一催化剂。例如，多个离子可以从甲基硅酸钠转移至一金属化合物。为了进一步降低所述能量激活点，使用一种或多种螯合剂指定用于所需的化合物是可能的。例如，二乙基二硫代氨基甲酸钠及/或乙二胺四乙酸(EDTA)可分别用作甲基硅酸钠及一金属化合物的螯合剂。因此，通过使用一指定的溶液及/或多种螯合剂，可以在不需要能量消耗的方法及/或昂贵设备的情况下达成多个硅纳米线的生产。
此外，根据本发明的一些实施例，所公开的方法还可以实现多个硅纳米板的生产，其是没有方法及/或先前技术有教示的。鉴于多个硅纳米线可以建造为具有相同的宽度及厚度，硅纳米板可以由任何硅纳米结构建造。例如，一硅纳米板结构在尺寸上可以有变化，例如，其宽度及厚度之间可能在尺寸上具有差异。例如，当所述宽度大于所述硅纳米板的厚度。可以通过使用本文中所公开的方法以及使用一金属网状物作为所述催化剂来达成多个硅纳米板的生产。然而，多个硅纳米板的使用及其潜在的性能可能性在微电子工业中尚不为人所知，因为是在本文中首次对其描述。
另外，根据本发明的一些实施例，所公开的方法可以实现以最高纯度水平生产多个硅纳米线及/或硅纳米板。例如，所述多个硅纳米线及/或硅纳米板的形成可以是一结晶形成。
在详细描述本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用中不一定限于以下描述中阐述及/或在附图及/或实施例中示出的部件及/或方法的构造及布置的细节。本发明能够具有其他实施例或以各种方式实践或执行。
现在请参考图1，其是根据本发明的一些实施例说明用于生产多个硅纳米线及/或硅纳米板的方法100的示意流程图。如方框102所示，蒸馏水可添加至盆器202中，如图2中所示。盆器202可以具有一盖子，且可以在多个硅纳米线及/或硅纳米板的制造工序期间关闭或保持打开。
如方框104所示，氢氧化钾(KOH)可添加至所述蒸馏水中。例如，KOH是本文中所述的工序中添加至所述蒸馏水中的第一种化学品及/或化合物。KOH可以以在每100毫升蒸馏水中1克(gr)至3克之间的浓度引入至所述蒸馏水中。此浓度可以实现所需溶液的生产。在本发明的一些实施例中，KOH的存在对于在所述溶液中生产多个纳米线是至关重要的。例如，为了使多个硅纳米线形成在溶液206中，在所述溶液中，KOH的所述浓度可以在每100毫升蒸馏水中超过0.5克。应注意的是，在每100毫升蒸馏水中加入超过3克KOH并不会限制多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产。然而，通过在每100毫升蒸馏水中引入超过3克KOH可能提高在所述溶液中副产物的生产，例如盐线(salt wire)。副产物的过量生产可能限制成功提取所生产的多个硅纳米线及/或硅纳米板的能力。KOH可作为一电子媒介体，因此，其在溶液206中的浓度可以决定所述工序中的效率。例如，KOH的浓度在每100毫升蒸馏水中少于0.5克的情况下可能不足以促进一接触路径(contact path)(所述接触路径可以使一带负电的硅离子与一带正电的催化剂离子相遇)，例如，没有足够的离子可以转移以促进多个硅纳米线及/或硅纳米板的成功生产。
如方框106所示，溶液206可以充分混和及保持均质以促进一成功及有生产力的反应，如图3中所示。所需的多个化合物之间的接合(engagement)在所述溶液中的多个硅纳米线及/或硅纳米板的成功生产是至关重要的。例如，对于含有100毫升的一混合物，可以在整个工序中以150及300转/分(Rounds Per Minute，RPM)之间的速度搅拌溶液206。此外，溶液206可以保持在大气压力下，例如，没有特别要求需改变周围压力以产生一成功的反应，所述反应可以导致多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产。值得注意的是，增加及/或降低溶液206的所述压力可能不会改变结果，例如，关于放置所述溶液内的压力增加及/或降低，可能在溶液206中生产多个纳米线及/或纳米板。
如方框108所示，溶液206可在大气压力下加热至75℃至95℃之间的温度，且在多个硅纳米线及/或硅纳米板的整个生产工序期间保持温热在75℃及沸点之间的温度。值得注意的是，所公开的温度范围仅表示最佳性能，而多个硅纳米线及/或硅纳米板可以在其他温度下生产。
如方框110所示，将一催化剂引入至所述溶液，例如一金属化合物。例如，金属网状物204可以浸入溶液206中，如图2及3中所示。所述金属化合物可在多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产工序中作为一催化剂。一成功的催化剂可以具有降低一所需工序的所述激活点的能力。例如，具有多种金属特性的一金属化合物可在多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产工序中作为一催化剂。例如，在所述生产工序期间，多个离子可以从可以带负电的所述硅化合物转移至可以带正电的所述催化剂(例如所述金属化合物)。值得注意的是，一成功的催化剂可能是在多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产工序中的关键元素之一。
在多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产工序期间，可以带负电的多个硅离子可以被吸引至可以带正电的所述催化剂。由于所述多个硅离子以及所述催化剂之间的电位差，所述多个离子可以朝向所述催化剂迁移并开始累积在其上及/或相互累积，而至少一个硅离子黏附至所述催化剂。例如，一硅离子可以从所述硅化合物迁移并结合至所述金属化合物。来自所述硅化合物的剩馀的多个迁移离子接着可以与所述第一离子黏合剂(ionadhesive)结合至所述金属化合物，并形成多个硅离子的链，例如形成一硅纳米线。当所述多个硅离子在超过一个轴上彼此结合时(例如在一平面上)，接着可以形成一硅纳米板。
所使用的金属化合物可以是采用任何形式、形状及/或设计，只要其注入(mainline)其基本的多种金属特性。例如，所述金属化合物可以成形为一网状物、纳米粒子、及/或其任何组合。此外，所述金属化合物可以在不同金属之间变化。例如，所述金属化合物可以由金、银、不锈钢、铜、其组合、及/或任何具有冶金(metallurgy)特性的化合物组成。例如，图5C显示当使用铜作为一催化剂时可以形成多个纳米线，以及图5D显示当使用碳为一催化剂时可以形成多个纳米线，所述碳浸泡在含有多个银离子的一溶液中。然而，所述金属化合物的物理结构(例如其形状、尺寸及/或设计)可能影响多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产工序。例如，所述多个纳米线的宽度可以在32纳米至93纳米之间变化，如图4A、4B、4C、5C及5D中所示。然而，当使用金属网状物204作为所述金属化合物，例如如图2及3中所示，多个纳米线及多个纳米板均可以在溶液206中以及网状物204的顶部形成。如图4C、7A、7B、7C及7D中所示，其显示了使用扫描电子显微镜(SEM)及使用一金属网状物作为一催化剂在一溶液中形成多个硅纳米线及硅纳米板的照片。然而，当使用多个金属粒子(其可能小于40纳米)，多个硅纳米线可以在所述溶液中生产，例如如图5A、5D及6中所示。
如方框112、114及116所示，可将甲基硅酸钠(CH5NaO3Si)、乙二胺四乙酸(EDTA)及二乙基二硫代氨基甲酸钠(C5H10NS2Na)引入至例如包含100毫升蒸馏水的溶液206中，如图2及3所示。可以每100毫升所述溶液中20毫升至50毫升之间的浓度将甲基硅酸钠引入至所述溶液中。可以每100毫升所述溶液中0.35克至0.55克之间的浓度将EDTA引入至所述溶液中。可以每100毫升所述溶液中0.35克至0.6克之间的浓度将二乙基二硫代氨基甲酸钠引入至所述溶液中。根据本发明的一些实施例，这些浓度可以实现所需溶液的混合，从而可以实现多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产。
如方框106所示，可以在整个工序中搅拌所述多个化合物，形成一均质溶液，如图2及3中所示。一旦将所述多个化合物添加至溶液206中，它们可以相互作用。例如，所述EDTA可以作为一第一螯合剂，例如，EDTA可以用作所述金属化合物的一螯合剂。例如，EDTA可以与所述金属化合物结合，重新排列其化学组成，例如，重组所述金属化合物的多个离子及/或核心结构。使用一螯合剂可能提升所述金属化合物与其他物质结合的可能性，例如，EDTA可能增强所述金属化合物与例如甲基硅酸钠结合的亲和力(affinity)。
可以引入至溶液206中的所述二乙基二硫代氨基甲酸钠可以作为一第二螯合剂，例如二乙基二硫代氨基甲酸钠可以用作所述甲基硅酸钠的一螯合剂。例如，所述二乙基二硫代氨基甲酸钠可与所述甲基硅酸钠结合，重新排列其化学组成。重组所述甲基硅酸钠的多个阴离子/离子及/或核心结构可能导致增加所述硅元素/化合物(例如Si)与一催化剂(例如一金属化合物)结合的亲和力，以形成多个硅纳米线及/或硅纳米板。
如上所述，使用多种螯合剂、一催化剂以及一电子媒介体可以提升在所述溶液中多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产工序。图4A、4B及4C显示了多个硅纳米线及硅纳米板的照片，其是在含有KOH(作为一电子媒介体)、一金属化合物(作为一催化剂)以及EDTA和二乙基二硫代氨基甲酸钠(作为多种螯合剂)的一溶液中形成。所述图式是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄。所述图式显示了所述多个硅纳米线或硅纳米板的宽度的示例。例如，本文中所示的所述多个纳米线的所述宽度在66纳米及73纳米之间变化，而所述多个纳米板的所述宽度可以在107纳米及702纳米之间变化。
此外，所述两种螯合剂之间的比例可以决定所述多个硅的纳米线结构。例如，通过引入与二乙基二硫代氨基甲酸钠相比较多的EDTA至溶液206中，结果可能是形成多个较细长的纳米线。然而，当引入与二乙基二硫代氨基甲酸钠相比较少的EDTA至溶液206中，结果可能是形成多个较粗短的纳米线。
值得注意的是，一螯合剂(例如二乙基二硫代氨基甲酸钠)的存在及/或不存在可能仅影响所述反应工序的效率及/或时间。当将甲基硅酸钠引入至包含一金属化合物及/或其他催化剂的所述溶液中，一螯合剂的存在可能不会影响所述多个硅纳米线及/或硅纳米板的形成。其中一个原因可能是，KOH及EDTA存在于所述溶液中。KOH可以作为一电子媒介体，促进一离子在所述甲基硅酸钠及所述金属化合物之间的转移。EDTA可以作为一螯合剂，增强所述金属化合物与例如甲基硅酸钠结合的亲和力。因此，KOH及EDTA的存在可以实现在溶液206中一些硅纳米线及/或硅纳米板的生产。然而，在溶液206中存在甲基硅酸钠螯合剂(例如二乙基二硫代氨基甲酸钠)可以显着地增加多个硅纳米线及/或硅纳米板生产的效率及质量。
如方框118所示，将一短的有机化合物引入至溶液206中，如图2及3中所示。所述短的有机化合物可作为一缓冲剂。可以每100毫升蒸馏水中0.15克至0.25克之间的浓度将所述短的有机化合物引入至所述溶液中。由于溶液206可以是一碱性溶液，因此引入的所述缓冲剂可以是酸性的可能是重要的。例如，二甲基丙烯酸可以作为一缓冲剂引入。所述短的有机化合物可以与一螯合剂(例如，可以是二乙基二硫代氨基甲酸钠的所述第二螯合剂)反应及结合。由于二甲基丙烯酸可以与所述第二螯合剂结合，因此其可作为一控制剂。例如，所述二甲基丙烯酸通过与所述第二螯合剂结合，可以防止所述螯合剂与所述甲基硅酸钠进一步结合。二甲基丙烯酸的存在可以抑制甲基硅酸钠与一催化剂(例如一金属化合物)的结合。因此，通过将所述短的有机化合物添加至溶液206中，可以达成对所述工序的一定控制。例如，二甲基丙烯酸可用于实现控制在所述溶液中形成多个硅纳米线及/或硅纳米板的数量，如图5B、5C及5D中所示。通过控制在所述溶液中形成多个纳米线及/或纳米板的数量，可以防止结块的形成。所述结块的形成可能造成如图6中所示所述多个硅纳米线及/或硅纳米板彼此黏附，其可能阻止所述多个硅纳米线及/或硅纳米板彼此成功的分离。当黏附在一起时，所述多个硅纳米线及/或硅纳米板可能不能使用。
如方框120所示，在所述多个硅纳米线及/或硅纳米板的生产完成之后，多个产物(例如多个硅纳米线及/或硅纳米板)可以从溶液206提取且可以与多个潜在的副产物分离。所述提取可以包括几个步骤，例如在大气压力下将溶液206加热到至少100℃。将溶液206加热到如此高温可以破坏所述多个副产物的结构形成，还可以将一些所述溶液蒸发。因此，在加热含有例如100毫升蒸馏水的溶液206约2至3小时之后，溶液206可以浓缩至约30毫升。一旦溶液206浓缩至约30毫升，可以将20毫升至30毫升的乙醇加至盆器202，然后将新溶液重新加热到至少100℃。所述新溶液可以保持温热直到其可以浓缩回到约30毫升。在所述新溶液可以第二次浓缩之后，可以将20毫升至30毫升的乙醇加至盆器202。接着，可以不接触更新的溶液(newer solution)直到两个不同的层相形成及/或出现，例如至少3小时之后。在至少3小时之后，所述多个硅纳米线及/或硅纳米板可能浮在所述更新的溶液的上层相的顶部上，且所述多个副产物及/或沉淀物可能沉在盆器202中所述更新的溶液的底层相。
当使用一金属网状物时，可以在前述清洁工序之前、期间及/或之后提取所述金属网状物。接着，所述金属网状物204可以用蒸馏水冲洗并干燥。
现在回到图2，其是根据本发明的一些实施例的一示例性盆器202的示意图，其促进实现多个硅纳米线及/或硅纳米板生产的溶液206。如图2中所示，氢氧化钾(KOH)、甲基硅酸钠(CH5NaO3Si)、乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(C5H10NS2Na)及二甲基丙烯酸可以在溶液206中充分混合，且可以与一催化剂(例如金属网状物204)一起彼此相互作用。
现在回到图3，其是根据本发明的一些实施例在一示例性盆器202中促进溶液206制造多个硅纳米线302及/或硅纳米板304的反应的示意图，如图3中所示，多个离子可以使用由EDTA辅助的一催化剂(例如金属网状物204)转移，所述EDTA可作为所述金属化合物的螯合剂。所述离子转移机制可以由KOH辅助，其可以作为一电子/离子媒介体。如图所示，所述甲基硅酸钠(其可由二乙基二硫代氨基甲酸钠辅助)及所述金属化合物之间可能发生反应。二乙基二硫代氨基甲酸钠可作为一第二螯合剂与所述甲基硅酸钠结合，其可降低所述甲基硅酸钠与其他化合物(例如金属化合物204)之间反应的能量激活点。如图所示，所述反应可能造成多个硅纳米线302及/或硅纳米板304的形成。值得注意的是，多个硅纳米板304的形成仅在使用一催化剂(例如金属化合物)以一网状物的结构形式(例如网状物204)时才有可能，如图7B、7C及7D所示。然而，当使用任何形式的催化剂(例如一金属化合物)时，多个硅纳米线302的形成可以在溶液206中发生。例如，通过使用可以小于40纳米的多个纳米金属粒子、及/或以一网状物的形式，例如如图5B、5C及5D中所示。
现在回到图8A、8B、8C及8D，其是显示了在一溶液中使用一金属网状物作为所述催化剂来形成多个硅纳米线及硅纳米板的照片。所述照片是使用透射电子显微镜(TEM)拍摄。使用TEM可以使本领域技术人员看到所述多个硅纳米线及/或硅纳米板的形成可以由纯硅组成，例如所述多个硅纳米线及/或硅纳米板正在产生一结晶形成。例如，图8C显示了所述硅纳米线的一清晰结构。另外，在图8D中，本领域技术人员可以清楚地看到包括所述硅纳米线的所述多个原子排列成一固定的形式。图中所示清晰且固定的形式可以表明多个硅纳米线及/或硅纳米板产生一结晶形成且由纯硅组成。
现在回到图9A及9B，其是显示了一硅纳米板衍射的照片，如图8A、8B、8C及8D所示，显示了所述硅化合物的一结晶形成。所述照片是使用透射电子显微镜(TEM)及快速傅立叶变换(FFT)方法拍摄。使用TEM可以实现使用FFT方法，其可以进一步验证所述多个硅纳米板的形成可以由纯硅组成。图8A、8B、8C及8D中所示的所述多个硅纳米线及/或多个硅纳米板可以进一步使用衍射及/或FFT方法测试，且在图9A及9B中示出。本领域技术人员可以识别出图9A及9B进一步验证所述多个硅纳米板产生一结晶形成。此外，由于所述照片显示了所述硅纳米板的一结晶结构的衍射，因此所示的大多数硅纳米板的厚度可能不超过120纳米。
厚度小于120纳米的多个硅纳米线及硅纳米板可能具有动态改变(dynamicallychange)其电阻的能力，因此可以用于微电子工业中，例如半导体工业中。因此，在微电子工业中可能需要形成厚度小于120纳米的具有结晶形成的多个硅纳米线及/或硅纳米板，如上文所公开。
现在回到图10，其是显示使用CVD方法形成多个硅纳米线的照片，所述照片是使用扫描电子显微镜(TEM)拍摄。当将图10中所示的所述多个纳米线与图5C、5D及7A中所示的所述多个纳米线相比，本领域技术人员可以清楚地注意到所述多个硅纳米线在结构一致性(unity)及尺寸上的差异，例如长度及/或厚度。此外，如前述使用CVD方法，可能无法让使用者生产多个硅纳米板或控制长度及/或宽度之间的变化。
在本公开的一些实施例的上下文中，作为示例而非限制，诸如“操作”或“执行”的术语还表示能力，例如分别是“可操作的”或“可执行的”。
共辄术语，例如，“物品属性”意味着物品的属性，除非从上下文中另有明确说明。
术语“配置”及/或“适应”对于目标或其变体，暗示至少使用一个软件及/或电子电路及/或设计的辅助设备及/或实施及/或可操作或可操作以实现该目的。
存储及/或包括程序及/或数据的设备构成制品。除非另有规定，程序及/或数据存储在非暂时性介质中或非暂时性介质上。
在公开电气或电子设备的情况下，假设使用适当的电源来进行操作。
流程图和框图示出了系统，方法和计算机程序产品的可能实现的体系结构，功能或操作根据本公开主题的各种实施例。在这方面，流程图或框图中的每个块可以表示程序代码的模块，段或部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，所示出或描述的操作可以以不同顺序或组合或作为并发操作而不是顺序操作发生以实现相同或等效的效果。
以下权利要求中的所有装置或步骤加功能组件的相应结构，材料，动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的组件执行功能的任何结构，材料或动作。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，术语“包括(comprising)”及/或“包含(including)”及/或“具有”以及这些术语的其他结合，在本说明书中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、组件及/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件及/或其组。
除非另有说明，否则本文使用的术语不应被理解为限制性的，并且仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制所公开的主题。虽然已经说明和描述了所公开主题的某些实施例，但是显然本公开不限于本文描述的实施例。不排除许多修改、改变、变化、替换和等同物。
Claims (17)
1.一种用于制造多个硅纳米线或多个硅纳米板的组合物，其特征在于：所述组合物包括：
氢氧化钾(KOH)；
至少一种催化剂；
甲基硅酸钠(CH5NaO3Si)；以及
乙二胺四乙酸(EDTA)，作为一第一螯合剂；
其中所述组合物更包括：二乙基二硫代氨基甲酸钠(C5H10NS2Na)，作为一第二螯合剂，并且所述组合物更包括：一酸性有机化合物，作为一缓冲剂，所述缓冲剂能够调节形成的所述多个硅纳米线或多个硅纳米板的数量并防止结块；
其中所述乙二胺四乙酸在所述组合物中的含量大于所述二乙基二硫代氨基甲酸钠在所述组合物中的含量，形成多个细长型纳米线；以及
其中所述乙二胺四乙酸在所述组合物中的含量小于所述二乙基二硫代氨基甲酸钠在所述组合物中的含量，形成多个粗短型纳米线。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述催化剂是金属化合物。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述酸性有机化合物是二甲基丙烯酸。
4.如权利要求2所述的组合物，其特征在于：所述金属化合物包括金、银、铜、不锈钢或其组合。
5.如权利要求2所述的组合物，其特征在于：所述金属化合物是一网状物。
6.如权利要求2所述的组合物，其特征在于：所述金属化合物包含小于40纳米的多个纳米金属粒子。
7.一种用于制造能够生产多个硅纳米线或多个硅纳米板的一溶液的方法，其特征在于：所述方法依序包括：
将蒸馏水引入至一盆器；
将氢氧化钾(KOH)引入至所述盆器，所述氢氧化钾作为一电子媒介体；
形成一均质的溶液；
加热所述溶液至75摄氏度，并保持所述溶液低于沸点；
将至少一种催化剂引入至所述溶液；
将甲基硅酸钠引入至所述溶液；
将乙二胺四乙酸(EDTA)引入至所述溶液，以作为一第一螯合剂；以及
将二乙基二硫代氨基甲酸钠(C5H10NS2Na)引入至所述溶液，以作为一第二螯合剂,从而形成所述多个纳米线或多个纳米板；
其中所述方法更包括将一酸性有机化合物引入至所述溶液；
其中所述酸性有机化合物作为一缓冲剂，以控制形成的所述多个硅纳米线或多个硅纳米板的数量并防止结块；
其中所述乙二胺四乙酸在所述溶液中的含量大于所述二乙基二硫代氨基甲酸钠在所述溶液中的含量，形成多个细长型纳米线；以及
其中所述乙二胺四乙酸在所述溶液中的含量小于所述二乙基二硫代氨基甲酸钠在所述溶液中的含量，形成多个粗短型纳米线。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述酸性有机化合物是二甲基丙烯酸。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述催化剂是金属化合物。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述金属化合物是一金属网状物。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述金属网状物包括金、银、铜、不锈钢或其组合。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述金属化合物包含小于40纳米的多个纳米金属粒子。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述酸性有机化合物与所述第二螯合剂结合，防止所述甲基硅酸钠与所述催化剂形成的结块。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述溶液中的所述氢氧化钾含量高于0.5克/100毫升。
15.如权利要求7所述的方法，其特征在于：在100毫升的一溶液中，包括1至3克氢氧化钾、20至50毫升甲基硅酸钠、0.35至0.55克乙二胺四乙酸、0.35至0.6克二乙基二硫代氨基甲酸钠以及0.15至0.25克所述酸性有机化合物。
16.如权利要求7所述的方法，其特征在于：从所述溶液提取所述多个纳米线或多个纳米板依序包括：
加热所述盆器到至少100摄氏度以蒸发所述溶液，其中所述溶液浓缩成100毫升至30毫升；
加入25至35毫升乙醇至所述盆器；
加热所述盆器到至少100摄氏度以蒸发所述溶液，其中所述溶液浓缩成50毫升至30毫升；以及
加入25至35毫升乙醇至所述盆器，以及使所述溶液静止，直到所述溶液中形成两层不同相；
其中所述多个硅纳米线或多个硅纳米板浮在上层相的顶部，而副产物沉入下层相。
17.如权利要求10或16所述的方法，其特征在于：从所述溶液提取所述金属化合物，并使用蒸馏水冲洗所述金属化合物，然后干燥所述金属化合物。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IL2017/051306 WO2019106645A1 (en) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | Electro-less production of silicon nanowires and plates in a solution |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111372889A CN111372889A (zh) | 2020-07-03 |
| CN111372889B true CN111372889B (zh) | 2022-02-01 |
Family
ID=66665444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201780083712.6A Active CN111372889B (zh) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | 溶液中硅纳米线及硅纳米板的无电生产 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11352263B2 (zh) |
| EP (1) | EP3548423B1 (zh) |
| KR (1) | KR102267872B1 (zh) |
| CN (1) | CN111372889B (zh) |
| AU (1) | AU2017440994B2 (zh) |
| DK (1) | DK3548423T3 (zh) |
| WO (1) | WO2019106645A1 (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090129579A (ko) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | 한국전자통신연구원 | 실리콘 나노와이어 제조방법 |
| CN102951676A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-06 | 温州大学 | CuInS2纳米线的一步合成制备方法 |
| CN103212426A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-24 | 温州大学 | 一种纳米异质结及其制备方法 |
| CN103764544A (zh) * | 2011-07-26 | 2014-04-30 | 1D材料有限责任公司 | 纳米结构的电池活性材料及其制备方法 |
| CN104725432A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-24 | 北京化工大学 | 一种二乙基二硫代氨基甲酸基稀土-过渡金属双金属配合物硫化促进剂 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4013974C1 (zh) * | 1990-04-30 | 1991-09-19 | Guenter Dipl.-Ing. 5100 Aachen De Straten | |
| CA2722445A1 (en) | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Nanobio Corporation | Nanoemulsions for treating fungal, yeast and mold infections |
| CN102187749A (zh) * | 2008-10-21 | 2011-09-14 | 埃托特克德国有限公司 | 用于在衬底上形成焊料沉积物的方法 |
-
2017
- 2017-11-30 KR KR1020207018889A patent/KR102267872B1/ko active IP Right Grant
- 2017-11-30 WO PCT/IL2017/051306 patent/WO2019106645A1/en unknown
- 2017-11-30 CN CN201780083712.6A patent/CN111372889B/zh active Active
- 2017-11-30 EP EP17933238.2A patent/EP3548423B1/en active Active
- 2017-11-30 AU AU2017440994A patent/AU2017440994B2/en active Active
- 2017-11-30 DK DK17933238.2T patent/DK3548423T3/da active
- 2017-11-30 US US16/060,959 patent/US11352263B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090129579A (ko) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | 한국전자통신연구원 | 실리콘 나노와이어 제조방법 |
| CN103764544A (zh) * | 2011-07-26 | 2014-04-30 | 1D材料有限责任公司 | 纳米结构的电池活性材料及其制备方法 |
| CN102951676A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-06 | 温州大学 | CuInS2纳米线的一步合成制备方法 |
| CN103212426A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-24 | 温州大学 | 一种纳米异质结及其制备方法 |
| CN104725432A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-24 | 北京化工大学 | 一种二乙基二硫代氨基甲酸基稀土-过渡金属双金属配合物硫化促进剂 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Growth of silicon nanowires in aqueous solution under atmospheric pressure;Nae-Man Park等;《Nano Research》;20141231;第7卷(第6期);第898-902页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019106645A1 (en) | 2019-06-06 |
| KR102267872B1 (ko) | 2021-06-24 |
| CN111372889A (zh) | 2020-07-03 |
| DK3548423T3 (da) | 2021-04-12 |
| EP3548423A4 (en) | 2019-11-27 |
| US11352263B2 (en) | 2022-06-07 |
| KR20200094192A (ko) | 2020-08-06 |
| US20200317530A1 (en) | 2020-10-08 |
| EP3548423A1 (en) | 2019-10-09 |
| EP3548423B1 (en) | 2021-01-06 |
| AU2017440994B2 (en) | 2021-09-23 |
| AU2017440994A1 (en) | 2020-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peng et al. | Ordered silicon nanowire arrays via nanosphere lithography and metal-induced etching | |
| Ovsianytskyi et al. | Highly sensitive chemiresistive H2S gas sensor based on graphene decorated with Ag nanoparticles and charged impurities | |
| JP5816981B2 (ja) | グラフェン膜成長の制御方法 | |
| Liang et al. | Controlled synthesis of one‐dimensional inorganic nanostructures using pre‐existing one‐dimensional nanostructures as templates | |
| Peng et al. | Metal‐particle‐induced, highly localized site‐specific etching of Si and formation of single‐crystalline Si nanowires in aqueous fluoride solution | |
| CN104099577B (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
| Basher et al. | Development of zinc-oxide nanorods on chemically etched zinc plates suitable for high-efficiency photovoltaics solar cells | |
| Ippolito et al. | Defect engineering strategies toward controlled functionalization of solution‐processed transition metal dichalcogenides | |
| Li et al. | Mo concentration controls the morphological transitions from dendritic to semicompact, and to compact growth of monolayer crystalline MoS2 on various substrates | |
| KR20180049012A (ko) | 균일한 종횡비를 갖는 노드가 있는 은 나노와이어의 신규한 제조방법 | |
| Chen et al. | Kinetic manipulation of silicide phase formation in Si nanowire templates | |
| Pearson et al. | Hybrid CuTCNQ/AgTCNQ metal‐organic charge transfer complexes via galvanic replacement vs corrosion‐recrystallization | |
| Wang et al. | Multiple regulation over growth direction, band structure, and dimension of monolayer WS2 by a quartz substrate | |
| Abouda-Lachiheb et al. | The dual role of silver during silicon etching in HF solution | |
| Liu et al. | The effect of temperature on Bi 2 Se 3 nanostructures synthesized via chemical vapor deposition | |
| Zhang et al. | Additive‐Assisted Growth of Scaled and Quality 2D Materials | |
| Kathalingam et al. | Synthesis of ZnO nanorods using different precursor solutions and their two terminal device characterization | |
| JP5934317B2 (ja) | 表面品質に優れた多段階金属複合体の製造方法 | |
| Higgins et al. | Mechanistic Investigation of the Growth of Fe1− x Co x Si (0≤ x≤ 1) and Fe5 (Si1− y Ge y) 3 (0≤ y≤ 0.33) Ternary Alloy Nanowires | |
| CN111372889B (zh) | 溶液中硅纳米线及硅纳米板的无电生产 | |
| US10895013B2 (en) | Gold nanostructures and processes for their preparation | |
| Hafeez et al. | Catalyst solubility and self-doping in ZnS nanostructures | |
| Li et al. | Ag-assisted lateral etching of Si nanowires and its application to nanowire transfer | |
| Zhu et al. | Controllable, surfactant-free growth of 2D, scroll-like tellurium nanocrystals via a modified polyol process | |
| JP6495810B2 (ja) | ナノワイヤの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |