7. Bố cục của luận án
4.1.3. Sự phụ thuộc loại bán dẫn Si
Quá trình ăn mòn bằng phương pháp MACE phụ thuộc chủ yếu vào cơ chế ăn mòn điện hóa. Một trong các yếu tố căn bản ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn điện hóa đó là chênh lệch điện thế của hai điện cực kim loại tạo mặt nạ và phiến Si. Các phiến Si có nồng độ pha tạp khác nhau và độ dẫn điện khác nhau sẽ tạo ra các điện thế tại điện cực Si là khác nhau, điều này dẫn đến quá trình ăn mòn MACE phụ thuộc vào đặc trưng của phiến Si sử dụng. Để khảo sát sự ảnh hưởng của loại phiến Si đến hình thái cấu trúc của Si-NWs tạo thành, các phiến Si được lựa chọn khảo sát là phiến Si (100) pha tạp loại n, loại p với điện trở suất khác nhau. Cụ thể, phiến Si loại n được sử dụng có điện trở suất 1 Ωcm ÷ 10 Ωcm, Si loại p- có điện trở suất 5 Ωcm ÷ 10 Ωcm và Si loại p+ có điện trở suất 0,004 ÷ 0,01 Ωcm. Hình 4.5 trình bày ảnh SEM của các mẫu nSi-Ag25,
nSi-Ag30 (mẫu Si loại n có điện trở suất 1 Ωcm ÷ 10 Ωcm); pSi-Ag25, pSi- Ag30 (mẫu Si loại p- có điện trở suất 5 Ωcm ÷ 10 Ωcm) và p+Si-Ag25, p+Si-
84
Ag30 (mẫu Si loại p+ có điện trở suất 0,004 Ωcm ÷ 0,01 Ωcm) được ăn mòn trong thời gian 90 phút. Trong đó các mẫu nSi-Ag25, pSi-Ag25, p+Si-Ag25 được kết tủa hạt Ag từ đung dịch có nồng độ AgNO3 là 25 mM và các mẫu nSi- Ag30, pSi-Ag30, p+Si-Ag30 được kết tủa hạt Ag từ dung dịch có nồng độ AgNO3 là 30 mM.
Hình 4.5 Ảnh SEM mẫu Si-NWs được ăn mòn từ các phiến Si khác nhau: Si loại n
(nSi-Ag25, nSi-Ag30), Si loại p- (pSi-Ag25, pSi-Ag30), Si loại p+ (p+Si-Ag25, p+Si- Ag30); với (nSi-Ag25, pSi-Ag25, p+Si-Ag25) và (nSi-Ag30, pSi-Ag30, p+Si-Ag30) có cùng điều kiện chế tạo.
Kết quả cho thấy, mẫu chế tạo có cùng nồng độ AgNO3 chế tạo trong cả 3 loại phiến Si đều cho hình dạng, độ dài của Si-NWs tương đồng nhau. Các mẫu p+Si-Ag25, p+Si-Ag30 cùng được chế tạo từ Si loại p, sau quá trình ăn mòn lại không tạo thành Si-NWs độc lập như các mẫu còn lại, chúng tạo thành các bó Si với phần đỉnh nhỏ và to dần về phần chân. Một số nghiên cứu [135, 136] cho các kết quả sự phụ thuộc loại phiến Si (loại phiến pha tạp khác nhau) vào hình thái cấu trúc Si-NWs là gần như không đáng kể [136]. Khác với các kết quả nghiên cứu trên, các mẫu khảo sát trong nghiên cứu đã sử dụng các phiến Si có pha tạp loại p nhưng điện trở suất (giá trị danh định trên nguyên mẫu phiến Si) khác biệt với nhau. Đặc biệt với các mẫu p+Si-Ag25, p+Si-Ag30, điện trở suất 0,004 Ωcm ÷ 0,01 Ωcm thấp hơn các mẫu còn lại, cũng là các mẫu cho
85
hình thái cấu trúc sau ăn mòn khác hẳn các mẫu còn lại. Điều này cho thấy, sự phụ thuộc hình thái cấu trúc không hẳn là do sự khác biệt giữa loại pha tạp mà là điện trở suất trong phiến Si sử dụng. Ở đây các mẫu Si-NWs được chế tạo từ các phiến Si loại n và loại p có điện trở suất khác nhau. Điện trở suất của đế Si liên quan đến nồng độ pha tạp, đối với phiến Si có điện trở suất cao (nồng độ pha tạp thấp) quá trình ăn mòn tạo Si-NWs có kích thước nhỏ hơn và đồng đều hơn so với Si-NWs được ăn mòn từ phiến Si có điện trở suất thấp (nồng độ pha tạp cao).