介孔单晶硅纳米线上的受控孔隙形成：阈值与机制

通过两步金属辅助湿化学刻蚀法制备了硅纳米线。我们通过扫描电子显微镜和氮气吸附分析了电阻率分别为 $\rho > 1000 \Omega$ cm、$\rho = 14-23 \Omega$ cm 和 $\rho < 0.01 \Omega$ cm 的掺硼硅基底的固体、粗糙及多孔纳米线表面结构。由高掺杂硅制备的硅纳米线在其表面显示出介孔。然而，我们发现孔隙形成存在极限。仅在低于临界 H$_2$O$_2$ 浓度（c$_{\mbox{H}_2\mbox{O}_2}$ < 0.3 M）下进行刻蚀时才会形成孔隙。此外，我们确定了孔径分布对刻蚀参数的依赖性，并表征了纳米线表面孔隙的形貌。这些孔隙属于小介孔范围，平均直径为 9-13 nm。通过透射电子显微镜研究了单个介孔纳米线的晶体和表面结构。通过拉曼光谱研究了纳米线集合体的振动特性。重掺硼硅纳米线具有高度多孔性，剩余的单晶硅纳米尺度网格导致 520 cm$^{-1}$ 处光学声子的拉曼散射发生红移和强烈的非对称线宽展宽。这种红移，${\lambda}_{\mbox{Si bulk}}$ = 520 cm$^{-1}$ $\rightarrow$ ${\lambda}_{\mbox{Si nanowire}}$ = 512 cm$^{-1}$，暗示了介孔单晶硅纳米线中存在声子限域效应。