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在本文中讲述了制造纳米化硅衬底的无光刻技术的发展，固态脱湿过程和金属辅助的湿式化学蚀刻这两种现象的结合，允许以一种相对简单的方式在大面积上制备硅纳米结胶。本我们的研究目的是开发无光刻技术来制备纳米胶的图案硅衬底，它可用于氮化镓基层的金属有机气相外延生长，并提高了外延横向过度生长方法的质量。
在本研究中，使用了用30nm二氧化硅涂层的电阻率为>500Ucm的p型Si（111）和Si（115）衬底，采用PECVD工艺，将衬底切成1212mm2的样品。利用PVDUHV系统，采用电子束蒸发法以0.5˚As1，沉积10或20nm的Ni层，然后，在Ni层的850C(RTA)系统下退火，以激活SSD过程，RTA处理在氮气气氛中进行5min，然后，在部分具有10nmNi层的样品上，重复10或20nmNi层的沉积和RTA处理。进行了扫描电镜扫描电镜的表征，以评估样品的表面形貌。
为了从扫描电镜图像中确定Ni岛的大小和表面分布，使用了“ImageJ”的粒子表征工具，该工具允许删除单个岛屿区域（像素）及其在图像中的数量，从而允许我们确定岛屿半径、表面密度和覆盖率，覆盖率对应于金属对样品表面的覆盖程度，然后从每个样本拍摄的至少3张SEM图像中计算所有参数的平均值和标准差值，为了确定所得到的硅纳米柱的高度，对样品进行了突破，并进行了横截面扫描和分析。
图1
在图中1介绍了硅衬底纳米结构的工艺流程总体图,硅衬底被涂上二氧化硅层，以促进Ni层的SSD过程。在高温下，镍相互扩散到硅衬底中,在Ni/Si界面上可以形成ni2Si或其他硅化镍的金属间相,这种金属间相阻止了横向质量运输和分离的金属岛的形成,小于10nm的薄二氧化硅层可以抑制Ni原子向硅基底的扩散和硅化物合金的形成，从而使SSD过程得以启动。
图中2给出了10nm、10nm+10nm、10nm+20nm、20nmNi层在850C退火的硅衬底的扫描电镜图像,通过热激活，SSD机制的作用清晰可见，得到了分离的岛。为了从扫描电镜图像中确定Ni岛的大小和表面分布，通过假设岛屿的理想球形，确定了它们的半径，半径值的直方图如图所示2。经过次退火过程的样品地形分析结果、岛屿面积、半径、表面密度和覆盖率。
图2
为了在相当的Ni岛表面密度下获得更高的覆盖率，应重复金属层的沉积和SSD过程,28为了重复这一步，尝试了镍层的两种厚度：10nm和20nm。金属层沉积在由10nmNi层除湿过程得到的纳米岛的样品上,10nm+10nm厚Ni层的样品，岛的半径和表面密度分别为68.9nm和20.8mm，覆盖率为30.7%。将这些值与从单个10nmNi层中获得的岛屿相比，岛屿的大小略有减小，密度增加了好几次，覆盖率几乎增加了一倍，下一步，在BHF溶液中蚀刻出薄薄的氧化硅层(30nm)，以暴露出硅表面，由此产生的蘑菇状结构允许在金催化层中形成一个空穴图案，这些制备的样品被用于研究MaCE过程和硅衬底的纳米结构的可能性。
在实验中，准备不同浓度HF和过氧化氢的水溶液以检查氧化和还原剂对MaCM的影响：20%HF/2.5%过氧化氢（10M/0.69M）、10%HF/2.5%过氧化氢（5M/5%HF/2.5%过氧化氢（2.5M/0.69M）、10%HF/5%过氧化氢（5M/1.39M）、10%HF/0.3%过氧化氢（5M/0.08M），将样品浸入蚀刻溶液中5min。并给出了溶液中Si（111）和（115）衬底在10nm金层下的金属辅助湿化学蚀刻效果的SEM截面图像。对于每种蚀刻剂的最小浓度，可以观察到根据催化金属图案的密度，蚀刻速率的大分散。这可能是由于蚀刻表面的不均匀和试剂供应不足造成的。 对于在低HF/h2o2比值的溶液中制备的结构，即氧化剂含量相对较高的结构，可以观察到柱的温和孔隙率，特别是结构的顶部，当阴极上产生过多的孔穴时，当氧化剂的还原反应被催化时，就会发生这种情况，然后将孔穴注入到金属-半导体界面，在其中参与氧化过程，其中一些可以扩散到半导体中，导致表面的孔隙率。
在所进行的研究中，蚀刻速率随着氧化剂（过氧化氢）和蚀刻剂(HF)浓度的增加而增加，并且对于更高浓度的溶液有饱和的趋势。硅晶体取向的衬底的蚀刻速率明显较高，但在衬底垂直方向之外没有特权的蚀刻方向。由于催化金属图案的密度或缩小，蚀刻速率没有明显的差异，这表明通过催化金属的扩散在我们的MaCE过程中通过催化金属占主导地位，这是由于蚀刻速率依赖于催化层的厚度，即减少了催化金属的层厚度，提高了MaCE工艺效率。
未来将集中于优化纳米柱的高度、直径和密度等参数，用于制备硅片模板，用于外延横向过度生长(ELO)方法。