应用于生物传感器的硅基有序多孔硅的研究

《应用于生物传感器的硅基有序多孔硅的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、应用于生物传感器的硅基有序多孔硅的研究StudyontheApplicationofSilica-basedOrderlyPorousSiliconinBiosensor学科专业：微电子学与固体电子学研究生：马文锋指导教师：胡明教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月中文摘要硅基多孔硅是一种新型的传感器基体材料。由于其具有较高的比表面积、可调谐的光学结构、高的表面化学活性以及制备工艺简单等优点，近年来作为新型传感器的基体材料得到广大研究者的极大关注，尤其是其还具有较好的生物兼容性，而且能与现有的集成电路硅工艺兼容，因此基于硅基多孔硅的光学生物传感器被广泛的研究。多孔

2、硅的微观形貌结构（比如孔径、孔隙率、层厚等）以及其光学性能主要依赖于其制备工艺参数，因此对多孔硅制备工艺的研究是解决多孔硅在传感器技术中实际应用问题的重要途径。本论文主要是利用电化学方法在n型单晶硅上得到硅基纳米有序多孔硅，探讨研究了腐蚀液组成、电流密度、腐蚀时间等对多孔硅微观形貌结构的影响规律；并通过研究得到消除多孔硅表面小孔硅问题的解决方案；研究了多孔硅基于法布里-珀罗干涉效应的光学性能。具体内容如下：(1)采用乙醇和异丙醇做腐蚀液的溶剂，分别制备出了介孔多孔硅和宏孔多孔硅；研究了电流密度和腐蚀时间对多孔硅微观形貌的影响，随着电流密度的增大，多孔硅的孔径、孔隙率和层

3、厚均增大；延长腐蚀时间，多孔硅的孔径几乎没有变化，层厚与腐蚀时间成正比例关系；(2)基于法布里-珀罗效应，制备得到的多孔硅样品进行光学测试，结果表明，多孔硅层厚小于10μm时，展现出较好的干涉效应；孔隙率大于75%，样品对酒精溶液表现出较高的灵敏度；(3)研究出有效解决消除多孔硅样品顶端的小孔硅的方案；利用快速热处理系统，研究了温度制度对多孔硅表面化学状态的影响。关键词：有序多孔硅，电化学腐蚀法，法布里-珀罗效应，快速热处理ABSTRACTPoroussiliconbasedonsiliconsubstrateisanewtypematerialusedassensin

4、gplatforms.PSihasuniquepropertiesincludinglargesurface-to-volumeratio,tunableporestructure,highchemicalactivityofsurfaceandthesimplefabricationmethod,andeasilycompatiblewiththefabricationtechniquesofmicroelectronics.Soitreceivedgreatattentionfromalargenumberofresearchers.Avarietyofporemo

5、rphologiescanbeobtainedbyadjustingtheparametersofthefabricationprocess，includingtheelectrolytecomposition,etchingcurrentdensity,andetchingtime.TheopticalinterferencepropertiesofPSicanbeaccuratelycontrolledbyadjustingandmodulatingthegeometricorientation,poresize,andthethicknessoftheporous

6、siliconlayer.Inthiswork,weobtainedtheorderlynanometerporoussiliconinn-typeorientationsiliconwaferbyusingelectrochemicaletching.Theinfluenceofthecorrosionsolutioncomposition,currentdensity,andcorrosiontimeforporoussiliconmicrostructurewasinvestigated.Wegetsomesolutiontoremovethetinyporein

7、poroussiliconsurface.TheopticalpropertybasedonFabry-Peroteffectofnanometerporoussiliconwasalsoinvestigated.Theworkofthispaperisasfollows:(1)Themesoporousporoussiliconandmacroporousporoussiliconhadbeenpreparedwithethanolandisopropanolassolventcorrosionfluid,respectively,Th