利用氯化铯自组装纳米岛和干法刻蚀制备硅纳米柱

纳米柱有着广泛的用途，已用于太阳电池减反，增强LED光抽运，锂电池电极和场发射等领域。利用自组装纳米点做掩膜的干法刻蚀技术是最灵活和流行的纳米柱制备方法。这类技术最关键的是自组装掩膜的制备。当前的流行的自组装掩膜主要有三种：嵌段共聚物胶团、纳米球刻蚀和金属颗粒。共聚物胶团的特征直径比较小在150纳米以下；纳米球容易团聚对基片表面平整度要求较高；金属薄膜退火工艺形成的纳米颗粒需要高温，同时直径大于200纳米以上时颗粒形状很不规则，去除掩膜需要强腐蚀性液体。

氯化铯（CsCl）自组装纳米岛工艺，利用了CsCl易潮解的特性。CsCl薄膜在一定湿度的空气中，会吸附空气中的水分在其表面，CsCl会溶解在水中并且通过溶液扩散，团聚成分离的纳米岛，从而降低表面能。纳米岛的直径，覆盖率可以通过调节工艺参数，如温度，湿度，时间和薄膜厚度来调节。其直径可以从50纳米到几个微米可调（如图1，2），覆盖率可达35%以上。对比前面的三种技术，CsCl自组装有很宽的直径调节范围且形貌规则，成本很低除了CsCl就只用到水蒸气，同时由于CsCl的强离子键化学性质稳定，通过蒸发沉积可以有效的附着在形貌、材质或大小各异的基片上（如图3），还有残余CsCl去除很方便，只需用水浸泡1分钟。

图1 70纳米CsCl纳米岛直径分布和岛形状

图2 尖锥形状和柱状柱子

图3 纳米柱覆盖了高低起伏的表面

电感耦合等离子体刻蚀技术（ICP）利用氟离子和硅反应形成气体产物从而实现将CsCl纳米岛转化为硅纳米柱。通过优化，纳米柱高宽比可以达到10以上，且形貌可以从柱状到锥状自由控制（图2）。

该工作得到了编辑的较高肯定，被选为当期杂志封面文章。我们的工作证实了CsCl具有足够的抗刻蚀比，并且优化拓展了该技术的相关参数，使得该技术能够真正展现出了足够的吸引力，能够成为一项被广泛认可的技术。

发表文章：

Yuanxun Liao, Futing Yi, Nanopillars by Cesium Chloride Self-assembly and Dry Etching, Nanotechnology 21 (2010) 465302, Cover of issue 46

Institute of High Energy Physics of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China

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