研究目的
研究不同亲水链长的Triton X-n表面活性剂在氢氧化钾中与硅(110)面45°取向晶面的相互作用,旨在理解分子间作用并优化微光机械系统红外应用的表面质量。
研究成果
较长的Triton链长(如X-405)能产生更平滑的(110)晶面但刻蚀速率较慢且(100)晶面较粗糙,而较短的Triton(X-45)则导致(110)晶面较粗糙但(100)晶面更平滑。光学测量证实经较长Triton处理的表面具有更高反射率。采用Si-SiO2分布式布拉格反射镜实现了73%效率的宽带中红外反射镜,展示了基于KOH刻蚀在红外应用中的低成本潜力。
研究不足
本研究仅限于特定Triton表面活性剂和KOH溶液,结果可能不适用于其他表面活性剂或蚀刻剂。自然氧化层的形成可能影响接触角测量结果。光学测量在特定波长(1.55微米和3.80微米)下进行,由于材料特性差异,分布式布拉格反射镜(DBR)性能的模拟与实验结果存在偏差。
1:实验设计与方法选择:
研究采用含Triton X-n表面活性剂(X-45、X-100、X-405)的KOH溶液在80°C下对硅片进行湿法蚀刻,形成45°倾斜的(110)晶面。实验方法包括接触角测量、原子力显微镜(AFM)表征表面粗糙度以及光学反射率测试。
2:X-X-405)的KOH溶液在80°C下对硅片进行湿法蚀刻,形成45°倾斜的(110)晶面。实验方法包括接触角测量、原子力显微镜(AFM)表征表面粗糙度以及光学反射率测试。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用P型掺杂Si(100)晶圆,经热氧化处理后通过反应离子刻蚀(RIE)进行图形化。样品在新鲜配制的不同Triton浓度(0-1000 ppm)溶液中进行蚀刻。
3:实验设备与材料清单:
设备包含玻璃蚀刻容器、温度探头、搅拌器、原子力显微镜、接触角测量仪、扫描电镜(SEM)、等离子体增强化学气相沉积系统(ASM P5000)、溅射系统(Denton)、激光器(1.55μm和3.80μm)、物镜(20X DIN来自Edmund Optics,LFO-5-6来自Innpho)以及光电探测器(铟镓砷、热电堆)。材料包括KOH颗粒(Kanto)、Triton X-n表面活性剂及去离子水。
4:0)、溅射系统(Denton)、激光器(55μm和80μm)、物镜(20X DIN来自Edmund Optics,LFO-5-6来自Innpho)以及光电探测器(铟镓砷、热电堆)。材料包括KOH颗粒(Kanto)、Triton X-n表面活性剂及去离子水。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将晶圆置于搅拌的KOH-Triton混合溶液中,在80°C下蚀刻2小时,随后冲洗、干燥并进行表征。接触角测量在清洁的硅表面进行。光学测量通过光纤与透镜对准来测定反射功率。
5:数据分析方法:
蚀刻速率通过扫描电镜图像计算,表面粗糙度由原子力显微镜测得,光学效率基于探测器功率测量值获得。统计分析基于重复实验结果推导。
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PECVD system
ASM P5000
ASM
Deposition of SiO2 thin films
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Sputtering system
Denton
Denton
Deposition of Si thin films
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Objective lens
20X DIN
Edmund Optics
Used for near-infrared reflectivity measurement
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Objective lens
LFO-5-6
Innpho
Used for mid-infrared reflectivity measurement, working distance of 5.3 mm
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Photodetector
InGaAs
Detection of near-infrared light
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Thermopile
Detection of mid-infrared light
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KOH pellets
Kanto
Used in etching bath preparation
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