金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜及其热电堆芯片的制作方法

文档序号:35658881发布日期:2023-10-06 15:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜,其应用在热电堆芯片上,其特征在于,所述金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜为一种多功能薄膜,是以半导体硅薄膜为基质,构筑的负载纳米ag或au或pt贵金属粒子的类蜂窝状多孔硅复合膜。

2.如权利要求1所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜,其特征在于:通过金属辅助化学刻蚀方法构筑负载纳米ag或au或pt贵金属粒子的蜂窝状多孔硅复合膜。

3.如权利要求1所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜,其特征在于:所述多功能薄膜是一种金属纳米颗粒负载类蜂窝状多孔单晶硅或多晶硅或非晶硅硅薄膜。

4.一种热电堆芯片,其特征在于,其采用如权利要求1或2或3所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜。

5.一种如权利要求1或2或3所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:

6.如权利要求5所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法首先以sih4作为反应气体,630℃作为衬底温度,生长多晶硅薄膜;其次,注入b离子,注入能量约为70-100kev,注入剂量约为2-5×1020ions/cm2,形成p型多晶硅薄膜;接着,将沉积得到的p型多晶硅薄膜,浸入hf、agno3和h2o的混合溶液,hf、agno3和h2o混合溶液的体积比为1:1:3,所述的agno3溶液浓度为0.005mol/l,hf溶液浓度为≥40%,浸泡时间1-5分钟,表面沉积形成ag粒子薄膜;之后,将沉积有ag粒子薄膜的样品,浸入hf,h2o2,和h2o的混合溶液,刻蚀得到银纳米粒子负载类蜂窝状多孔多晶硅,作为所述多功能薄膜。

7.如权利要求5所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法首先以sicl4和h2作为反应气体,1200℃作为衬底温度,外延生长单晶硅薄膜;其次,注入p离子,注入能量约为70-100kev,注入剂量约为2-5×1020ions/cm2,形成n型单晶硅薄膜;接着,以ag作为靶材,氩气激发,沉积一层ag粒子薄膜,作为刻蚀金属辅助层;之后,将沉积有ag粒子薄膜的样品,浸入hf,h2o2,和h2o的混合溶液,刻蚀得到银纳米粒子负载类蜂窝状多孔单晶硅,作为所述多功能薄膜。

8.如权利要求5所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法首先以sih4作为反应气体,630℃作为衬底温度,生长多晶硅薄膜;其次,注入b离子,注入能量约为70-100kev,注入剂量约为2-5×1020ions/cm2,形成p型多晶硅薄膜;接着,以au作为靶材,氩气激发,沉积一层au粒子薄膜,作为刻蚀金属辅助层;之后,将沉积有au粒子薄膜的样品,浸入hf,h2o2,和h2o的混合溶液,刻蚀得到金纳米粒子负载类蜂窝状多孔多晶硅,作为所述多功能薄膜。

9.如权利要求6或7或8所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜的制备方法,其特征在于:hf,h2o2,和h2o混合溶液的体积比为2:5:4,所述的hf溶液浓度为≥40%,h2o2溶液浓度为≥30%,浸泡时间1-2小时。

10.一种如权利要求4所述的热电堆芯片的制备方法,其特征在于:所述热电堆芯片的制备方法包括以下步骤:


技术总结
本发明属于红外探测器芯片领域中的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜及其热电堆芯片。所述的金属纳米粒子负载类蜂窝状多孔硅薄膜为一种多功能薄膜,是以半导体硅薄膜为基质,构筑的负载纳米Ag或Au或Pt贵金属粒子的类蜂窝状多孔硅复合膜。借助蜂窝多孔结构的陷光和声子散射效应、金属纳米粒子的等离激元和能量过滤效应的协同作用,赋予了复合膜宽光谱强吸收和高热电性能。本发明薄膜在2.5–20μm波长范围内的平均红外吸收性能,高达96.56%,热电性能相较于传统硅薄膜性能提升1.4倍。单一膜层取代传统热电堆芯片的红外吸收层、绝缘层和热电偶层,同时实现高效光吸收和热电转换,大幅度地降低芯片惰性热容和能量传递损耗,并带来热电堆芯片的性能跃升。

技术研发人员:侯海港,乔冠军,刘军林,刘桂武
受保护的技术使用者:微集电科技(苏州)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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