تولید بج سینه | بج سینه،پلاک فلزی،لوح تقدیر، تابلو فلزی

نکات مهم در خصوص ساخت بج سینه

تولید بج سینه تبلیغاتی از فلز، یک فرایند چند مرحله‌ای است. در ادامه، مراحل تولید بج سینه فلزی تبلیغاتی را شرح می‌دهیم:

۱. طراحی: در این مرحله، طرح مورد نظر بر روی نرم‌افزارهای طراحی گرافیکی مثل ادوبی فتوشاپ طراحی می‌شود. سپس، طرح به صورت فایلی به واحد تولید ارسال می‌شود.

۲. برش فلز: در این مرحله، فلز به اندازه مناسب برای ساخت بج سینه برش می‌خورد. این مرحله می‌تواند با استفاده از دستگاه‌های CNC یا دستی انجام شود.

۳. انعطاف‌پذیری: در این مرحله، بج سینه‌ها به شکل منحنی مناسب خمیده می‌شوند. این مرحله با استفاده از دستگاه‌های انعطاف‌پذیری صورت می‌گیرد.

۴. حک: در این مرحله، نوشته‌ها، لوگو و طرح‌های مورد نظر روی بج سینه فلزی حک می‌شوند. این مرحله با استفاده از دستگاه‌های حک‌کنی صورت می‌گیرد.

۵. رنگ‌آمیزی: در این مرحله، بج سینه‌ها رنگ آمیزی می‌شوند. این مرحله شامل پاشیدن لایه‌هایی از رنگ مختلف به روی بج سینه‌ها می‌شود تا ظاهر نهایی بج سینه‌ها به دلخواه مشتری باشد.

۶. پوشش دادن لاک: در این مرحله، بج سینه‌ها با لایه‌هایی از لاک پوشش داده می‌شوند تا به آن‌ها مقاومت بیشتری در برابر خوردگی، آب و هوا و سایر عوامل زیان‌آور بدهد.

۷. بسته‌بندی: در این مرحله، بج سینه‌های فلزی تبلیغاتی بسته‌بندی می‌شوند و آماده تحویل به مشتری می‌شوند. برخی شرکت‌ها به صورت مستقیم به مشتریان خود بج سینه تبلیغاتی ارائه می‌دهند و برخی دیگر این محصولات را به واسطه فروشندگان و توزیع‌کنندگان خود عرضه می‌کنند. در هر صورت، بج سینه فلزی تبلیغاتی به عنوان یک ابزار تبلیغاتی و تبلیغات محصولات و خدمات مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرد و با توجه به قابلیت‌های ظاهری و عملکردی آن، برای شرکت‌ها و برندهای مختلف بسیار جذاب است.

معرفی سیلیکون (Si) در روش تولید بج سینه برای چندین دهه پرکاربردترین نیمه هادی بوده است که نقش مهمی در زمینه الکترونیک، تبدیل انرژی، ذخیره انرژی و غیره ایفا می کند. به دلیل ویژگی مورفولوژیکی و انرژی، نانوساختارهای Si در بسیاری از کاربردها در مقایسه با همتای حجیم خود، عملکرد برتری از خود نشان می‌دهند. در نتیجه، محققان تحریک می‌شوند تا از روش‌هایی برای ساخت قابل کنترل نانوساختارهای Si استفاده کنند و کاربرد نانوساختارهای Si را بررسی کنند. روش های مختلفی برای ساخت نانوساختارهای Si در طرح بالا به پایین یا پایین به بالا توسعه داده شده است. در میان آنها، حکاکی شیمیایی با کمک فلز (MACE) [1]، [2]، [3]، [4]، [5]، [6] به دلیل سادگی، کارایی مناسب، به ویژه جذاب و امیدوارکننده است. و تطبیق پذیری نانوساختارهای مختلف Si، به عنوان مثال، نانوسیم‌های Si (SiNWs)، SiNWs متخلخل، نانو منافذ Si، با موفقیت با این روش آسان ساخته شده‌اند که ویژگی‌های مورفولوژیکی آنها به خوبی کنترل شده است. انبوهی از مقالات در این زمینه منتشر شده است، از جمله مقاله مروری ما که در سال 2011 منتشر شد [7]. در مقاله مروری قبلی ما، مکانیسم احتمالی، تأثیر عوامل مختلف بر اچ و ساخت ساختارهای Si مرتب شده توسط MACE خلاصه شد. در پایان مقاله، ما تعدادی از سوالات باز را لیست کردیم که قابل توضیح نیستند یا در آن زمان هنوز به طور دقیق مورد بررسی قرار نگرفته اند. تعداد زیادی مقاله در سه سال اخیر منتشر شده است که پدیده های جدیدی را در MACE معرفی می کند. این برای درک بیشتر فرآیند MACE، و گسترش تطبیق پذیری کاربرد نانوساختارهای Si ساخته شده توسط MACE مفید است. تلاش بسیار زیادی برای تحقق دستگاه‌های مختلف مبتنی بر نانوساختار Si مانند ذخیره‌سازی انرژی، برداشت، اپتوالکترونیک و حسگرها انجام شده است. گزارش‌های اخیر در مورد کاربردهای بالقوه نانوساختارهای سی، دیدگاه امیدوارکننده‌ای را به نمایش گذاشته‌اند. برای مثال، راندمان تبدیل انرژی خورشیدی زمانی افزایش می‌یابد که از SiNW با نسبت تصویر بالا استفاده شود. در مقایسه با سیلیکون حجیم، SiNW دارای رسانایی حرارتی قابل توجهی کاهش یافته است، و بنابراین به عنوان یک ماده ترموالکتریک عالی در نظر گرفته شده است. SiNW ها نیز به عنوان آند امیدوار کننده هستند

مواد باتری لیتیوم یون به دلیل توانایی سازگاری عالی آن در انبساط حجم زیاد در طول فرآیند درج لیتیوم یون. نسبت سطح به حجم بالا و خاصیت انتقال بار منحصر به فرد SiNW ها می تواند حساسیت، انتخاب پذیری و پایداری بالایی را هنگام استفاده به عنوان حسگر ارائه دهد. تعداد گزارش‌ها در مورد استراتژی‌های جدید برای بهبود عملکرد دستگاه‌های مختلف مبتنی بر چنین SiNW‌ها همچنان در حال افزایش است. به طور خاص، SiNW های سنتز شده توسط MACE مزیت متمایز را از نظر ساخت دستگاه های پیشرفته با هزینه کم ارائه می دهند. بنابراین، درک عمیق‌تر MACE Si ممکن است به تحقق پیشرفته دستگاه‌های با کارایی بالا مبتنی بر نانوساختار Si کمک کند. در اینجا ما پیشرفت‌های اخیر در MACE of Si را با تأکید بر یافته‌های جدیدی که هنوز در مقاله مروری قبلی معرفی نشده‌اند، خلاصه می‌کنیم. ابتدا، یافته‌های جدید در مورد فرآیند اچینگ، سپس مورفولوژی‌های جدید توسعه‌یافته توسط MACE، تکنیک‌های جدید MACE برای ساخت قابل کنترل ساختارهای Si، و در نهایت کاربردهای نانوساختارهای Si در زمینه تبدیل انرژی، ذخیره‌سازی و حسگرها را مورد بحث قرار خواهیم داد.

مدل مختصر MACEدر یک مدل به خوبی پذیرفته شده که فرآیند MACE را توصیف می‌کند، اکسیدان ترجیح داده می‌شود که در سطح کاتالیزور فلزی کاهش یابد، و سوراخ‌های (h+) از کاتالیزور فلزی به Si تزریق می‌شوند یا الکترون‌ها (e-) از Si به کاتالیزور فلزی منتقل می‌شوند. Si در زیر کاتالیزور فلزی دارای حداکثر غلظت سوراخ است، بنابراین اکسیداسیون و انحلال Si ترجیحاً در زیر کاتالیزور فلزی رخ می دهد. مورفولوژی دقیق ساختار حکاکی شده با فرآیندهای مختلف در طول MACE مرتبط است، به عنوان مثال، انتقال جرم، حرکت فلز-کاتالیزور، تولید هیدروژن، تولید گرما، انحلال و رسوب مجدد فلز-کاتالیزور، انتشار معرف یا توسط محصولات در اچانت، و انتشار سوراخ های اضافی (h+) در سیلیکون.

انتقال انبوه مواد در طول برنج برای ساخت بج سینه در طول MACE

شواهد تجربی کافی برای پشتیبانی از مدل انتقال جرم جامد گزارش شده است [8]، [9]. در این سناریو، اکسیداسیون سطح Si در سطح مشترک بین فلز و بستر Si انجام می شود. از طریق HF می‌تواند از طریق کانال‌های بین Si و کاتالیزور فلزی به Si توده منتشر شود تا انحلال اکسیداتیو Si را تسهیل کند، و واکنش‌دهنده‌ها و محصولات جانبی نیز از طریق کانال‌ها منتشر می‌شوند (شکل 1a). دو مجموعه آزمایش اچینگ برای مقایسه انجام شد. نوارهای فلزی (Ag)، از جمله آنهایی که اندازه‌های جانبی متفاوتی دارند در حالی که ضخامت یکسان و آنهایی با اندازه جانبی یکسان اما ضخامت‌های متفاوت روی بسترهای Si رسوب می‌کنند و متعاقباً نمونه‌ها در یک اچانت آبی متشکل از HF و H2O2 اچ می‌شوند. آزمایش‌ها نشان داد که سرعت اچ با اندازه جانبی نوارهای Ag کاهش می‌یابد، که نشان‌دهنده همبستگی بین نرخ‌های اچ Si و اندازه‌های جانبی نوارهای Ag است. علاوه بر این، نوارهای Ag با ضخامت‌های متفاوت اما عرض یکسان منجر به یکسان شدن حکاکی می‌شوند [8]. در آزمایش‌های دیگر، یک نانومکعب طلا با ضخامت 112 نانومتر، در مقایسه با نانو منشور طلا با ضخامت 6.9 نانومتر (شکل 1d و e) سرعت اچ بیشتری را نشان داد [9]. این نتایج مدلی را که ممکن است معرف‌ها از طریق کاتالیزور فلزی پخش شوند را حذف می‌کند، زیرا مدل بعدی پیش‌بینی می‌کند که نرخ اچ با ضخامت کاتالیزور کاهش می‌یابد و نرخ اچ مستقل از اندازه جانبی کاتالیزور فلزی است. در جزئیات بیشتر، Geyer و همکاران. پیشنهاد کرد که معرف ها از طریق لایه متخلخل در Si درست در زیر کاتالیزور فلزی پخش می شوند [8]. از سوی دیگر، بر اساس عدم تشکیل آشکار لایه متخلخل در زیر ترانشه های حکاکی شده، لیو و همکاران. ادعا کرد که لایه متخلخل ضروری نیست و معرف/محصولات می توانند در امتداد رابط Si/فلز پخش شوند [9]. در عمل، تنها ترانشه های کم عمق در حکاکی سیلیکون با یک فیلم کاتالیست فلزی پیوسته بزرگ به دست می آیند، زیرا مدل انتقال جرم فوق الذکر نشان می دهد که انتشار واکنش دهنده ها به بخش مرکزی فیلم فلزی کاتالیست پیوسته با ابعاد جانبی بزرگ دشوار است. به دلیل فاصله زیاد انتشار در مقابل، هنگامی که از نوارهای طلایی با مورفولوژی نانومتخلخل در MACE استفاده می شود، یک عدد بزرگ است.

تعداد منافذ در نوارها امکان انتقال سریع جرم از طریق این منافذ را فراهم می کند. بنابراین، واکنش دهنده ها شانس کافی برای رسیدن به لبه و قسمت مرکزی نوارها را دارند که منجر به تشکیل ترانشه عمیق عمودی با عمق یکنواخت می شود.

ساختار اچ شده در MACE را می توان به عنوان مسیر حرکت کاتالیزور مشاهده کرد و بنابراین جهت اچ Si نیز توسط جهت حرکت کاتالیزور تعدیل می شود. ذرات جدا شده دارای 6 درجه آزادی (DoF) در MACE هستند، در حالی که DoF کاتالیزور ممکن است محدود باشد اگر بعد جانبی کاتالیزور فلزی به اندازه کافی بزرگ باشد و امکان حکاکی را در امتداد جهت های غیر ترجیحی تعریف شده توسط ساختار بلوری Si (به عنوان مثال. ، 〈1 0 0〉 جهت). یک مثال، حکاکی تولید بج سینه Si(1 1 0) با ذرات Ag جدا شده یا فیلم مش Ag است. ویفر Si(1 1 0) بارگذاری شده با ذرات نقره ایزوله شده در امتداد جهات 〈1 0 0 〉 حک شد، در حالی که SiNW های عمودی [110] را می توان با استفاده از یک فیلم مش Ag با اندازه جانبی به اندازه کافی بزرگ به عنوان کاتالیزور به دست آورد.

همچنین مشخص شد که فاصله سوراخ‌ها در فیلم شبکه‌های فلزی بر جهت حکاکی و تولید بج سینه تبلیغاتی زیرلایه‌های Si غیر (100) تأثیر می‌گذارد [19]. کاتالیزورهای طلا با سه مورفولوژی معمولی بر روی بستر Si، از جمله جزایر طلا جدا شده، فیلم مش طلا با فاصله سوراخ‌های کوچک و فیلم مش طلا با فاصله سوراخ‌های نسبتاً بزرگ، نهشته شدند. ذرات جدا شده و مش با فاصله سوراخ های کوچک منجر به حکاکی در جهت ترجیحی 〈1 0 0 〉 می شود (شکل 3a و b)، که می تواند به حرکت نامحدود طلا در امتداد جهت عمودی و جانبی نسبت داده شود. اگر مش های کاتالیزور دارای فاصله سوراخ نسبتاً بزرگی باشند، اچینگ مجبور می شود در امتداد سطح عادی Si در نتیجه حرکت افقی محدود فیلم مش طلا ادامه یابد.

آبکاری بدون الکتریسیته می تواند ذرات نقره بهم پیوسته یا جدا شده را بسازد و امکان کنترل راحت روی جهت اچینگ Si را فراهم کند [20]. برای سطح Si(1 0 0) با اندازه خوشه های کوچک و پوشش کم، اچ در هر دو جهت عمودی و افقی 〈1 0 0〉 ادامه می یابد. با افزایش چگالی و پوشش (70 درصد) نانوذرات نقره، فلزات کاتالیزور همه با هم در جهت عمودی [1 0 0] فرو می‌روند. در مورد سطح Si(1 1 1) بارگذاری شده با نانوذرات نقره ایزوله، ذرات فلزی در تمام جهات معادل 〈1 0 0〉 به دنبال یک مسیر نامنظم فرو می روند (شکل 3d). هنگامی که نانوذرات نقره شروع به ادغام می کنند، حوزه های SiNW که همگی در امتداد جهات 〈1 0 0 〉 تراز شده اند، تشکیل می شوند. هنگامی که بستر Si با شبکه به هم پیوسته ذرات نقره پوشانده شود و امتداد درون صفحه ذرات نقره از ضخامت متوسط ​​آنها بزرگتر باشد، جهت حکاکی نسبت به سطح Si نرمال است (شکل 3e)، زیرا در این شرایط حرکات جانبی آنها انجام می شود. به دلیل سرکوب حرکات جانبی سرکوب شده و جهت اچ محدود شده است. این مشاهدات ممکن است مشاهدات تجربی متناقضی در تولید بج سینه تبلیغاتی را توضیح دهد که بسترهای Si(1 1 1) جهت‌های حکاکی متفاوتی را تحت شرایط اچ‌کننده مشابه نشان می‌دهند [14]، [21]. زیرا مورفولوژی نقره رسوب‌شده نه تنها با مولاریته AgNO3 و HF تعیین می‌شود، بلکه دما، زمان رسوب، روشنایی، سطح دوپینگ Si، پیش تیمار ویفر Si (مثلاً با حذف یا عدم حذف SiO2 سطح) و همچنین تعیین می‌شود. بنابراین، اتصال واقعی Ag ممکن است در آزمایش‌های گروه‌های تحقیقاتی مختلف متفاوت باشد.

در مورد کاتالیزور فلزی ایزوله، کاتالیزور می تواند در طول MACE علاوه بر حرکت خطی در امتداد جهات خاص بچرخد و ساخت ساختارهای جدید سه بعدی Si (3D) را ممکن می سازد [22]. کاتالیزورهای نقره با مورفولوژی‌های مختلف، حرکت حرکتی متفاوتی را در طول MACE نشان می‌دهند، و در نتیجه مورفولوژی‌های متفاوتی از ساختارهای اچ شده را به همراه دارند. نانومیله‌های Ag منجر به کانال‌های سیکلوئید یا عجیب می‌شوند (شکل 4a)، نانودونات‌های نقره به شکل مارپیچی در قالب شکل (شکل 4b) و نانوخطوط در ویژگی‌های تنگ، لغزنده و حکاکی شده سیکلوئید مانند (شکل 4c) منجر می‌شوند. تغییر از نانو خطوط به اشکال پیچیده‌تر مانند استخوان‌های سگ، مربع‌ها و شبکه‌ها باعث ایجاد تغییرات قابل‌توجهی در جهت حکاکی می‌شود. در همین حال، زبری سطح کاتالیزور نقش مهمی در تعیین جهت اچ دارد. به عنوان مثال، نانومیله‌های نقره رسوب‌شده توسط پرتو یون متمرکز (FIB) منجر به کانال‌های سیکلوئیدی یا عجیب می‌شوند، در حالی تولید بج سینه تبلیغاتی که Si بارگذاری شده با نانوسیم‌های نقره سنتز شده توسط کاهش پلی‌ال [23] یا نانومیله‌های طلا ساخته‌شده توسط پروب اسکن لیتوگرافی بلوک-کوپلیمری [9] در داخل حک شد. منافذ مستقیم عمودی یک بررسی سیستماتیک در مورد چرخش کاتالیزور در MACE با استفاده از کاتالیزور ستاره شکل به عنوان نمونه اولیه بج سینه [24]، [25]، [26] انجام شد. شکل بازو، طول بازو، تعداد بازوها، قطر هسته مرکزی و ضخامت کاتالیزور بر چرخش کاتالیزور شکل ستاره در طول MACE تأثیر می‌گذارد و منجر به ساختارهای مارپیچی در بستر Si می‌شود.

دو عامل ممکن است با جهت حرکت وابسته به شکل کاتالیزور مرتبط باشد. اولاً، سطح کاتالیزور در تماس نزدیک با Si به شدت به شکل کاتالیزور بستگی دارد. از آنجایی که Si در تماس منسجم با کاتالیزور، نواحی غنی از سوراخ (h+) است و سریع‌تر از سایر نواحی حک می‌شود، شکل Si محلول به شکل کاتالیزور بستگی دارد. از سوی دیگر، اعتقاد بر این است که الکتروفورز ناشی از میدان الکتریکی در سراسر کاتالیزور فلزی مسئول حرکت کاتالیزور است [27]. با تغییر شکل کاتالیزور، میدان الکتریکی، نیروی خالص و در نتیجه حرکت کاتالیست تغییر می کند.تخلخلاگرچه یک دهه پیش گزارش شد که سی نوع p بسیار دوپ شده (0.01-0.03 Ω سانتی متر) بارگذاری شده با ذرات طلا می تواند در ستون های متخلخل حک شود [30]، ساخت Si متخلخل و مکانیسم تشکیل آن توجه فزاینده ای را از زمان گزارش به خود جلب کرده است. هوچباوم و همکاران [31] تا کنون، SiNWهای متخلخل از ویفرهای Si به شدت دوپ شده [31]، [32]، [33] یا کمی دوپ شده [34، [35]، از جمله نوع p [31، [33] و ساخته شده اند. نوع n [32]، در یک مرحله اچ (HF/AgNO3 [32]، HF/AgNO3/H2O2 [34]) یا اچ دو مرحله ای (آبکاری فلز و به دنبال آن اچ در HF/H2O2) در تولید بج سینه به طور گسترده ای پذیرفته شده است که ناخالصی ها به عنوان مکان های هسته سازی برای تشکیل منافذ در طول حکاکی Si عمل می کنند، و تشکیل SiNW های متخلخل در Si به شدت دوپ شده با غلظت ناخالص بالا ارتباط دارد [31]، [32]، [33]. از سوی دیگر، چندین مکانیسم اصلی نیز برای توضیح تشکیل SiNWs متخلخل در طول MACE Si به شدت دوپ شده پیشنهاد شده‌اند. هوچباوم و همکاران بیان کرد که اچ کردن Si در MACE احتمالاً از مکانیزم الکتروشیمیایی مشابه با سنتزهای الکتروشیمیایی معمولی Si متخلخل پیروی می کند [31]. تفاوت اصلی بین MACE و سنتزهای متخلخل Si الکتروشیمیایی قبلی این است که شار جریان القا کننده تخلخل در MACE با کاهش مداوم Ag + از محلول ارائه می شود، در حالی که در سنتزهای متخلخل Si الکتروشیمیایی توسط یک بایاس اعمال شده از طریق تماس های الکتریکی پشتی هدایت می شود. افزایش سطح دوپینگ نوع p Si منجر به کاهش سد انرژی در سطح مشترک Si/الکترولیت می شود، زیرا پتانسیل اکسیداسیون و کاهش Ag+/Ag0 در زیر باند ظرفیت Si قرار دارد. تحت همان پتانسیل سلولی، یک مانع پایین تر جریان بار بیشتری را ایجاد می کند، بنابراین زبری یا تخلخل نانوساختارهای Si حکاکی شده را افزایش می دهد . علاوه بر این، به دلیل ویژگی عایق بودن Si متخلخل، انتقال سوراخ های الکترونیکی (h+) از طریق لایه متخلخل امکان پذیر نیست. در عوض، انتقال حفره های الکترونیکی (h+) عمدتاً با استفاده از جفت اکسیداسیون Ag+/Ag0 انجام می شود که در الکترولیت گردش می کند و از طریق منافذ حک شده در Si منتشر می شود.

در مکانیسم پیشنهاد شده توسط کو و همکاران، انحلال و رسوب مجدد Ag به تشکیل SiNW های متخلخل کمک می کند. در یک فرآیند معمولی اچ، یک ابر یون Ag + موضعی در مجاورت ذرات Ag به دلیل اکسیداسیون ذرات Ag توسط H2O2 ایجاد می‌شود. این یون‌های Ag+ می‌توانند به سرعت با Si در نزدیکی رابط Ag/Si واکنش دهند و در نتیجه به ذرات نقره اصلی بازیابی شوند. در این حالت، اچینگ در اطراف ذرات Ag موضعی می‌شود و ذرات نقره در نانوحفره‌های ایجاد شده توسط خودشان به دام می‌افتند که منجر به حکاکی مداوم در جهت عمودی و تشکیل SiNW‌های عمودی می‌شود. اگر غلظت H2O2 به اندازه کافی بالا باشد، یون های Ag+ نمی توانند 100% در نانوذرات نقره اصلی بازیابی شوند و برخی از آنها ممکن است به داخل محلول بریزند. هنگامی که مقدار یون های Ag+ منتشر شده به آستانه مشخصی می رسد، این یون های Ag+ ممکن است شروع به هسته شدن در دیواره جانبی ساختار Si قبلاً تشکیل شده در نزدیکی برخی از نقاط معیوب ضعیف (مثلاً اطراف مواد ناخالص) کنند، و ذرات نقره جدید را برای مسیر جدید اچ تشکیل دهند. منجر به تخلخل Si. به این ترتیب، افزایش غلظت H2O2 باعث افزایش یون‌های Ag+ منتشر شده و افزایش غلظت دوپینگ، میزان نقاط معیوب ضعیف تولید بج سینه در شبکه Si را افزایش می‌دهد. هر دو عامل مهمی برای معرفی مسیر اچ اضافی در کنار اچ عمودی هستند. این مکانیسم مطابق با مشاهدات تجربی است که تخلخل با غلظت H2O2 در حین اچ کردن زیرلایه‌های Si نوع n به شدت دوپ شده افزایش می‌یابد.

به و همکاران خم شدن نوار کوچک در سی نوع n به شدت دوپ شده، در مقایسه با نوع کم دوپ شده، و اچ تصادفی ناشی از هسته های کوچک Ag رسوب شده روی Si را در نظر گرفت [33]. در طرح آنها، الکترون‌های موجود در نوار رسانش Si باید از طریق ناحیه بار فضایی نزدیک فصل مشترک Si/الکترولیت تونل بزنند و به حالت‌های سطحی (SS) هم‌تراز با تونل بزنند، و سپس به طور تشدید به آن مهاجرت کنند و در نتیجه هسته‌های Ag یا دندریت‌های Ag تشکیل شوند. 33]. ابعاد و عملکرد غرق شدن ذرات نقره به طور قابل‌توجهی مورفولوژی ساختارهای حکاکی شده را کنترل می‌کند، و یون‌های Ag+ که به ذرات نقره منتشر می‌شوند تأثیر مهمی بر تکامل مورفولوژیکی ذرات نقره دارند. ناخالصی‌های سنگین در نوع n Si، انتشار یون‌های Ag+ را بدتر می‌کنند، زیرا حالت‌های سطحی با بار منفی کافی (SS-) که در سطح مشترک Si/الکترولیت تجمع می‌کنند، به طور قابل‌توجهی یون‌های Ag+ را مصرف می‌کنند و انتشار یون‌های Ag+ را از اچ‌کننده‌های حجیم به جلوی اچینگ کاهش می‌دهند. غلظت بالای SS- به حالت‌های سطح خنثی فراوان ناشی از دوپینگ سنگین، و الکترون‌های فراوانی که از ناحیه بار فضایی نزدیک رابط Si/الکترولیت تونل می‌زنند، نسبت داده می‌شود که از ارتفاع سد کوچک در ناحیه بار فضایی منشأ می‌گیرد. در این مورد، انتشار محدود یون‌های Ag+ تنها از بخشی از هسته‌های Ag پشتیبانی می‌کند که تا ذرات Ag بزرگ رشد می‌کنند تا Si بزرگ را به SiNW‌ها خراش دهند. بقیه هسته های رشد نیافته به طور تصادفی در مدت زمان کوتاهی غرق می شوند و مزوپورهایی با مسیرهای کوتاه توزیع شده به طور تصادفی ایجاد می کنند. خراش تصادفی توسط اغتشاش محلی هسته های رشد نیافته انجام می شود. در مورد Si که به آرامی دوپ شده است، SS- کاهش می‌یابد زیرا کسر سطح دوپینگ، ارتفاع سد را افزایش می‌دهد و ناحیه بار فضایی را گسترش می‌دهد، که مانع از تونل زدن الکترون از نوار هدایت به حالت‌های سطح خنثی می‌شود. در این مورد، می‌توان یک گرادیان تند [Ag+] ایجاد کرد تا انتشار یون‌ها را تقویت کند و رشد و فرورفتن هسته‌های Ag را تسهیل کند تا SiNWهای جامد بدون منافذ تولید کنند.

از سوی دیگر، مکانیسم‌های دیگری برای توضیح تخلخل Si وجود دارد. بر اساس مشاهدات تجربی که هیچ ذره فلزی در منافذ در SiNWs یا در پایین لایه متخلخل در مورد اچینگ سی نوع p بسیار دوپ شده با ذرات نقره یا طلا در اچ‌کننده HF/H2O2 شناسایی نمی‌شود، Chiappini و همکاران. پیشنهاد کرد که تخلخل Si توسط یون های فلزی در محلول بدون تشکیل نانوذرات نقره ثانویه کاتالیز می شود، [38]. البته شایان ذکر است که ساخت پلاک فلزی که مشاهدات تجربی متفاوتی وجود دارد. میخائیل و همکاران دریافتند که هنگامی که Si به شدت دوپ شده با طلا در اچ HF/H2O2 اچ می شود، طلا را می توان در دیواره جانبی Si متخلخل تشخیص داد، در حالی که در لایه متخلخل زیر SiNW ها هیچ طلایی قابل تشخیص نیست [39]. گیر و همکاران گزارش شده است که در محلول HF حاوی مولاریته Ag+ کم (مثلاً 0.18 میکرومولار) Si می تواند به سی متخلخل اچ شود اما هیچ ذره نقره یافت نمی شود، در حالی که با افزایش [Ag+] به 18 میکرومولار، خوشه های Ag به طور همزمان با تشکیل متخلخل تشکیل می شوند.

Si دوپ شده اندک نیز می تواند به SiNW های متخلخل اچ شود. با وارد کردن H2O2 به اچ کننده آبی HF/AgNO3، سی نوع p کمی دوپ شده (7-13 Ω سانتی متر) را می توان به SiNW های متخلخل اچ کرد [34]. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی (STEM) نشان می‌دهد که با افزایش غلظت H2O2 می‌توان ذرات نقره بیشتری روی دیواره جانبی SiNW‌های از قبل موجود تشکیل داد، که نشان می‌دهد که تخلخل SiNWs را می‌توان به انحلال ذرات نقره توسط H2O2 در حکاکی نسبت داد. در جلو، رسوب مجدد ذرات کوچک نقره در دیواره جانبی SiNWs، و حکاکی جانبی SiNWs که توسط این ذرات کوچک Ag کاتالیز می‌شود. از سوی دیگر، Si نوع p با دوپ کم (6.0-10.5 Ω سانتی متر) بارگذاری شده با مش طلا می تواند به آرایه هایی از SiNW با هسته جامد و پوسته تولید بج سینه متخلخل تبدیل شود [40]، [41]. به جای افزودن H2O2، وارد کردن اتیلن گلیکول (EG) به اچ آبی HF/AgNO3 نیز می‌تواند بسته به نسبت حجمی EG در اچ، Si دوپ‌شده را به SiNWهای جامد، SiNWهای جامد با پوسته متخلخل و SiNWهای متخلخل اچ کند [35]. ]. تخلخل SiNWs همچنین به رسوب هسته های ریز Ag در دیواره SiNWs نسبت داده شد و حکاکی جانبی زیر توسط این هسته های کوچک کاتالیز شد. از آنجایی که ویسکوزیته اچانت با نسبت حجمی EG افزایش می‌یابد، انتشار یون‌های واکنش‌پذیر (Ag+، F-) از محلول حجیم به قسمت جلویی اچ به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. در نتیجه یون‌های واکنش‌پذیر برای اچ کردن Si در نزدیکی رابط Ag/Si ناکارآمد هستند و منافذ حکاکی که از ذرات اولیه Ag آغاز شده‌اند به دلیل عدم وجود F- برای انحلال Si غیرفعال می‌شوند. در همین حال، دیواره‌های جانبی SiNW‌های تشکیل‌شده توسط MACE دارای عیوب بسیاری هستند که از نظر انرژی برای هسته‌زایی ذرات ریز Ag مطلوب هستند و مسیر انتشار کوتاه‌تری را برای انتقال یون فراهم می‌کنند. بنابراین، تشکیل ذرات ریز Ag در دیواره جانبی SiNWs برای تخلخل Si ترجیح داده می شود.

مزیت سیلیکون در ساخت بج برنجی

اچ کردن سیلیکون آمورفدوانی و همکاران رفتار اچینگ لایه نازک سی بی شکل (α-Si:H و α-Si1-xCx:H) را که توسط رسوب شیمیایی بخار افزایش یافته پلاسمایی کم توان (PECVD) بر روی شیشه رسوب کرده است (شکل 5) بررسی کرد [42]. لایه‌های α-Si در دمای اتاق در اچ‌کننده آبی HF/AgNO3 با غلظت‌های مختلف AgNO3 اچ شدند. نوع دوپینگ و غلظت کربن در فیلم α-Si به شدت بر ویژگی اچ α-Si تأثیر می گذارد. حکاکی α-Si دوپ شده با فسفر نسبتاً آهسته است و در نتیجه حفره های کم عمقی روی سطح فیلم α-Si ایجاد می شود. در مقابل، بور آلفا-Si بسیار سریع اچ می شود، و α-Si رسوب شده روی شیشه در همان ابتدای اچ کاملاً اچ می شود. مورفولوژی معمولی فیلم α-Si دوپ نشده در اچانت آبی HF/AgNO3 شبیه به سی کریستالی است. جالب توجه است، حکاکی در امتداد جهت عادی به سطح فیلم ادامه می‌یابد، که منجر به تراز عمودی SiNW روی شیشه می‌شود، در حالی که حکاکی α-Si حاوی کربن منجر به تولید بج سینه SiNW‌های منحنی می‌شود، که جهت آن از سطح نرمال منحرف تولید بج سینه می‌شود. سرعت اچ α-Si با افزایش غلظت کربن در α-Si کاهش می یابد و α-Si با غلظت کربن بزرگتر از 7 درصد نمی تواند از طریق MACE به SiNW ها حک شود. علاوه بر این، قطر SiNWs و چگالی SiNWs با افزایش غلظت کربن کاهش می یابد. تأثیر غلظت کربن در فیلم α-Si بر سرعت اچ و ویژگی SiNWهای حاصل به انحلال ترجیحی کمتر پیوند Sisingle bondC در اچانت نسبت به پیوند Sisingle bondSi و/یا تزریق سوراخ‌های کمتر مطلوب به α نسبت داده می‌شود. -Si1−xCx.سیستم های جدید اچینگتا کنون، کاتالیزورهای اولیه برای MACE نقره، طلا و پلاتین به دلیل پایداری آنها تولید بج سینه در محلول HF و H2O2 و توانایی کاتالیزوری آنها برای کاهش H2O2 هستند. جدا از هزینه بالای آنها، یکی از اشکالات اصلی این کاتالیزورهای فلز نجیب در MACE، انتشار آنها در Si است که برای عملکرد دستگاه های CMOS (نیمه هادی اکسید فلز تکمیلی) مضر است. تنگستن (W) رسوب شده توسط کندوپاش می تواند به عنوان کاتالیزور در MACE استفاده شود [43]. مورفولوژی سی اچ شده با غلظت H2O2 در اچانت ها ارتباط دارد. محلول با غلظت کم H2O2 وضوح ویژگی بالایی را با حفره هایی ارائه می دهد که با اندازه و شکل ذرات کاتالیزور مطابقت دارند، در حالی  تولید بج سینه که اچانت با غلظت بسیار بالاتر H2O2 حفره های بزرگی را ایجاد می کند که قطر آنها بین 50 تا 800 نانومتر است و توسط ناحیه ای حدودا احاطه شده است. 1000 نانومتر عرض نرخ اچ سی لود شده با W کمتر از کاتالیزورهای سنتی MACE است، که به قابلیت‌های کاتالیزوری پایین‌تر W برای کاهش H2O2 نسبت داده می‌شود. نیکل (Ni) همچنین به عنوان کاتالیزور در MACE برای ساخت ساختارهای Si با بازتاب کم استفاده می شود [44]. در یک آزمایش معمولی، Si مسطح (شکل 6a و b) یا سی بافت هرمی (نوع p، 100، 2 Ω سانتی متر) (شکل 6c و d) با نانوذرات Ni با روش کندوپاش مگنترون رسوب داده شد و طراحی بج سینه سپس اچ شد. در محلول مخلوط H2O2 (4 میلی لیتر)، HF (8 میلی لیتر) و آب دیونیزه (40 میلی لیتر) به مدت 5 دقیقه در دمای اتاق. رفتار حکاکی ویفر Si بارگذاری شده با ذرات نیکل جدا شده (حدود 10 تا 20 قطر) با رفتار بارگذاری شده با فلزات نجیب متفاوت است. به جای نانو منافذ یا نانوسیم های کاملاً تعریف شده، نانوساختارهای لوزی شکل با اندازه 50 تا 100 نانومتر بر روی سطح سطح مسطح و هرمی Si یافت می شود. از سوی دیگر، اچینگ 5 دقیقه ای در حدود. عمق اچ 120 نانومتر، که نشان دهنده سرعت در تولید بج سینه اچ بسیار کمتر در مورد فلز نیکل در مقایسه با Ag، Au، یا Pt است.در MACE، FIB همچنین برای رسوب کاتالیزور بر روی سطح ویفر Si با کنترل دقیق مورفولوژی کاتالیزور استفاده شده است. با این حال، یون‌های گالیوم (Ga+) کاشته‌شده در طول فرآیند FIB در انحلال Si در MACE شرکت می‌کنند [45]. در آزمایش‌های MACE با کاتالیزور پلاتین رسوب‌شده توسط FIB، وفاداری ویژگی نسبتاً ضعیف بود، اگرچه ساختار اچ شده حاصل از مشخصات کاتالیزور پیروی می‌کند. حکاکی ثانویه به طور گسترده در اطراف کاتالیزور فلزی رخ داده است. علاوه بر این، مناطق Si در معرض یون‌های Ga+ حباب‌های گازی تولید کردند و سیاه شدند، که نشان می‌دهد MACE در این مناطق رخ می‌دهد. تحقیقات سیستماتیک در ساخت بج سینه برنجی بیشتر نشان داد که عمق اچ ناشی از Ga+ به شدت به ولتاژ شتاب دهنده مورد استفاده همراه با زمان اچ برای دوزهای پایین بستگی دارد، و عرض ناحیه اچ محیطی در درجه اول به دوز بستگی دارد، در حالی که شیب ناحیه محیطی هم به ولتاژ شتاب دهنده و هم به ولتاژ شتاب دهنده بستگی دارد. دوز، و نرخ اچ در دوزهای بالا افزایش می یابد.

AgO (نامحلول) [47] و Ag2O (محلول) [48] به جای AgNO3 در MACE یک مرحله ای استفاده شده است. پدیده‌های اصلی در طول MACE شبیه به پدیده‌هایی هستند که در اچ‌کننده HF/AgNO3 رخ می‌دهند، که SiNW‌های پوشیده شده با دندریت‌های Ag هستند (شکل 7a و b). انرژی فعال‌سازی اچ Si در HF/AgO و HF/Ag2O از روابط بین نرخ‌های اچ Si و دما استخراج شد که 0.20 eV در اچ HF/AgO و 0.15 eV در اچ‌کننده HF/Ag2O [48] است. این دو مقدار هر دو کوچکتر از مقدار در HF/AgNO3 (0.36 eV) هستند، که نشان می‌دهد فرآیندهای تشکیل SiNWs در HF/AgO و HF/Ag2O نسبت به محلول HF/AgNO3 از نظر انتشار محدودتر هستند. وابستگی طول SiNWs به غلظت برای اچ در HF/AgO و HF/Ag2O متفاوت است. در اچانت HF/AgO، طول SiNWs ابتدا با غلظت AgO تحت همان غلظت HF و زمان اچ افزایش می یابد (شکل 7c). اما افزایش بیشتر غلظت AgO باعث تغییر طول SiNW ها نمی شود. در اچانت HF/Ag2O، طول SiNWs نیز با غلظت Ag2O افزایش می‌یابد، در حالی که طول SiNWs با افزایش بیشتر غلظت Ag2O کاهش می‌یابد، و هیچ SiNWs اما سطح ناهموار برای [Ag2O] > 0.1 M تشکیل نمی‌شود.

در MACE، HF متداول‌ترین اچانت مورد استفاده برای انحلال Si یا SiO است. علاوه بر HF، سایر اچ‌کننده‌های مبتنی بر فلوراید از جمله اچ‌کننده اکسید بافر [49]، NH3·2HF [50]، [51]، NaBF4 [52] و غیره آزمایش شده‌اند. در این آزمایش‌ها، مکانیسمی که برای اچ کردن Si انجام می‌شود، مشابه با استفاده از HF به عنوان اچ‌کننده است. در مورد MACE دو مرحله ای با استفاده از NH3·2HF، برای به دست آوردن SiNWs لازم است pH کاهش یابد و طول SiNWs با کاهش pH افزایش می یابد [50]. در صورتی که NaBF4 به‌عنوان اچ‌کننده عمل کند، میله‌های Si با شکل مخروطی به‌جای SiNW می‌توان به دست آورد. مورفولوژی دقیق میله‌های مخروطی توسط سطح دوپینگ ویفر Si تعیین می‌شود، با سطح دوپینگ بالاتر که منجر به طول کوتاه‌تر می‌شود [52].به خوبی مستند شده است که در اچانت تولید بج سینه با نسبت مولاریته بالای H2O2 به HF، سوراخ‌های اضافی (h+) می‌توانند به آسانی از حفره‌های القای کاتالیزور دور از کاتالیزور پخش شوند. علاوه بر کاهش مولاریته H2O2، یکی از راه‌های تغییر نرخ تزریق سوراخ‌ها (h+) تغییر عرضه یون‌های H+ در سطح مشترک کاتالیزور/مایع با افزودن NaCl به اچانت است [54]، [55]. یون‌های Na+ جدا شده از NaCl به کاتالیزور با بار منفی جذب می‌شوند و تعداد یون‌های H+ را در سطح کاتالیزور کاهش می‌دهند. از آنجایی که یون های H+ برای کاهش H2O2 (H2O2 + 2H+ → 2H2O + 2h+) و همچنین برای ایجاد حفره ها (h+) ضروری هستند، کاهش یون های H+ در سطح کاتالیزور می تواند تعداد سوراخ های (h+) تزریق شده به Si را کاهش دهد. . راه دیگر برای سرکوب سوراخ‌های اضافی (h+) اعمال میدان الکتریکی اضافی است که سوراخ‌های اضافی (h+) را به پشت ویفر Si هدایت می‌کند و سوراخ‌های اضافی (h+) را در نزدیکی جلوی اچینگ کاهش می‌دهد [54]، [55].

از آنجایی که پتانسیل حداکثر باند ظرفیت (PVBM) در رابط Si/فلز منفی‌تر از رابط Si/الکترولیت است، سوراخ‌های (h+) تزریق‌شده از تماس پشتی ترجیحاً به رابط Si/فلز هدایت می‌شوند (شکل 8a). . در نتیجه، Si در زیر فلز به صورت الکتروشیمیایی بسیار سریعتر از سطح Si بدون فلز اچ می شود. بنابراین، فلزات، به عنوان مثال، مس (شکل 8b) و نقره، می توانند برای کاتالیز کردن حکاکی تولید بج سینه الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. در همین حال، روش حکاکی الکتروشیمیایی به کمک فلز، کنترل راحت روی جهت اچ کردن زیرلایه‌های غیر (1 0 0) را ممکن می‌سازد و ساخت نانوساختارهای سیلیکونی مدوله‌شده با جهت گیری را تسهیل می‌کند.