CN205115660U - 一种多孔硅制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多孔硅制备装置，包括电解池，电解液，铜电极，铂电极，毫安电流表，导线和可调直流稳压电源。所述可调直流稳压电源与毫安电流表通过导线与铜电极和铂电极相连，通过电解液连通电路，将单晶硅片放入电解液中可直接进行电化学腐蚀(阳极氧化)。所述装置可对调铜电极与铂电极接入电源中的电极，直接对刚制备出的多孔硅进行阴极还原处理。所述电解池设有进液口和出液口，用于更换电解液，将氢氟酸溶液更换为硝酸溶液，可直接对刚制备出的多孔硅进行酸处理。所述多孔硅制备装置不仅可以制备出多孔硅，而且可以直接对多孔硅进行阴极还原和酸处理，实现了多孔硅制备及后处理一体化。所述装置已用于多孔硅的制备及后处理实验中，制得的多孔硅具有良好的发光强度且发光稳定性很好。

Description

一种多孔硅制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种装置，特别是涉及了一种多孔硅制备装置。

背景技术

单晶硅材料是一种间接带隙材料，难以实现高效率的发光，通过将单晶硅放入氢氟酸溶液中进行电化学腐蚀(阳极氧化)得到的多孔硅打破了单晶硅的这种禁锢，多孔硅在室温下就可产生较强的可见光发射，很有可能成为一种重要的光电材料，因此，研究多孔硅的制备具有重要的意义。然而，刚制备出的多孔硅发光效率相对较低且发光不稳定，因而都需要对刚制备出的多孔硅进行后处理(阴极还原与酸处理)，阴极还原处理是在多孔硅制备完成后，将电源断开，把电源的正负电极对调，对多孔硅进行阴极还原处理；酸处理是将刚制备出的多孔硅再放入硝酸溶液中腐蚀数分钟。经过这两种方法处理后的多孔硅不但能提高发光强度，而且发光更稳定。但是，市场上针对多孔硅制备的电化学腐蚀装置较少，而能够实现多孔硅制备及后处理一体化的装置就更少，因而很难购买到能够符合多孔硅制备及后处理要求的实验装置。

实用新型内容

针对难以在市场上购买到适用于多孔硅制备及后处理一体化实验装置的问题，本实用新型的目的是，提供一种多孔硅制备装置，所述多孔硅制备装置不仅可以制备出多孔硅，而且可以直接对多孔硅进行后处理，实现了多孔硅制备及后处理一体化，得到的多孔硅具有良好的发光强度且发光稳定性很好。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的技术解决方案如下：一种多孔硅制备装置，包括电解池，电解液，铜电极，铂电极，电流表，导线和电源。电源与电流表通过导线与铜电极和铂电极相连，通过电解液连通电路，可对放入电解液中的单晶硅片直接进行电化学腐蚀。

上述技术方案设置下，所述电流表为毫安电流表；电源为可调直流稳压电源。

通过采用上述技术方案，电化学腐蚀的电流很小，一般电流在毫安范围。采用毫安电流表可精确地测量电化学腐蚀电路中的电流；可调直流稳压电源通过调节电压来控制电路中电流的大小，为研究不同电流大小对多孔硅发光强度的影响提供了方便，且可对调铜电极与铂电极接入电源中的电极，直接对刚制备出的多孔硅进行阴极还原处理。在制备多孔硅时，铜电极与电源的正极相连；铂电极与电源的负极相连；对多孔硅进行阴极还原处理时，铜电极与电源的负极相连；铂电极与电源的正极相连。

本实用新型进一步设置为：所述多孔硅制备和后处理过程中采用的电解液是不同的，需要更换电解液。

通过采用上述技术方案，在制备多孔硅时，电解液为不同浓度配比的氢氟酸和无水乙醇混合溶液，有利于多孔硅的电化学腐蚀(阳极氧化)；对多孔硅进行酸处理时，电解液为不同浓度配比的硝酸和去离子水混合溶液，硝酸处理后的多孔硅发光强度和发光稳定性都明显提高。

本实用新型进一步设置为：所述电解池采用的是聚四氟乙烯材质的容器，电解池上设有进液口和出液口。

通过采用上述技术方案，将聚四氟乙烯材质的容器作为电解池，聚四氟乙烯具有良好的耐酸腐蚀性，从而提高了电解池的使用寿命；电解池上的进液口和出液口，便于多孔硅制备和多孔硅酸处理时对电解液的更换。

本实用新型进一步设置为：采用铜片和铂片作为电极材料。

通过采用上述技术方案，铜片具有良好的导电性，且很稳定，不易被电解液腐蚀；铂片是一种惰性贵金属，本身不参与电极的反应，常用作电源电极的电子导体。因此，铜片和铂片都是良好的电极材料。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种多孔硅制备装置，所述可调直流稳压电源与毫安电流表通过导线与铜电极和铂电极相连，电解液连通电路，将单晶硅片放入电解液中可直接进行电化学腐蚀(阳极氧化)。所述可调直流稳压电源可控制电路中电流的大小，为研究不同腐蚀电流对多孔硅发光强度的影响提供了方便，且可对调铜电极与铂电极接入电源中的电极，直接对刚制备出的多孔硅进行阴极还原处理。采用毫安电流表可精确地测量电路中的电流。所述电解池设有进液口和出液口，便于对电解液的更换，为研究不同腐蚀液浓度对多孔硅发光强度的影响提供了方便，也方便了对刚制备出的多孔硅直接进行酸处理，电解池的进液口和出液口无需将腐蚀液倒出倒进(在倒液和加液过程中，可能溅到人皮肤上，伤害皮肤，也可能移动或碰撞多孔硅，从而破坏多孔硅表面的结构)，更换电解液时，直接通过出液口排出液体，通过进液口输入液体，排出液用容器装好，不污染环境，也不会破坏多孔硅表面的结构。所述一种多孔硅制备装置不仅可以制备出多孔硅，而且可以直接对多孔硅进行后处理，实现了多孔硅制备及后处理一体化，此装置已用于多孔硅的制备及后处理实验中，制得的多孔硅具有良好的发光强度且发光稳定性很好。

附图说明：

图1为多孔硅制备装置的示意图；

图2为电解池的结构图。

其中，1、可调直流稳压电源；2、毫安电流表；3、导线；4、铜电极；5、铂电极；6、电解液；7、单晶硅片；8、电解池；9、圆孔；10、固定板；11、橡胶垫片；12、大固定板；13、小孔；14、螺丝；15、进液口；16、出液口；17、塞子；18、小螺丝孔。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步说明。

如图1，一种多孔硅制备装置，包括电解池，电解液，铜电极，铂电极，电流表，导线和电源。

所述的电源采用型号为SS1710的可调直流稳压电源1，通过调节直流稳压电源1的电压来控制电路中的电流大小。电路中的电流大小由型号为C43的毫安电流表2来测试。可调直流稳压电源1与毫安电流表2通过导线3与铜电极4和铂电极5相连，通过电解液6连通电路，将单晶硅片7放入电解液6中进行电化学腐蚀(阳极氧化)，所述单晶硅片7采用的是P型<111>取向的单晶硅。在阳极氧化单晶硅片7制备多孔硅时，铜电极4与可调直流稳压电源1的正极相连；铂电极5与可调直流稳压电源1的负极相连；对多孔硅进行阴极还原处理时，铜电极4与可调直流稳压电源1的负极相连；铂电极5与可调直流稳压电源1的正极相连，在多孔硅的制备及后处理过程中，单晶硅片7始终是放置在铜电极4的上面。所述电解池8采用的是聚四氟乙烯材质的容器，容器的底部有一个直径为10mm的圆孔9；电解池8两侧各设有一个固定板10，两侧的固定板10的底部各垫有一片橡胶垫片11，两片橡胶垫片11的底部垫有一个铜电极4，铜电极4底部有一个大固定板12，大固定板12与铜电极4接触地方有一小孔13，确保连接可调直流稳压电源1的导线3能与铜电极4接触。夹有两片橡胶垫片11和一铜电极4的固定板10和大固定板12通过螺丝14加固。为了防止电解液6从电解池8中渗出，电解池8的固定板10与橡胶垫片11，橡胶垫片11与铜电极4，铜电极4与大固定板12之间用氯仿粘合。

如图2，所述电解池8设有固定板10，进液口15和出液口16，进液口15和出液口16便于电解液的更换，且进液口15和出液口16上各设有一塞子17，用于防尘及防止电解液漏出。固定板10和大固定板12上对应的设置有4个小螺丝孔18，便于螺丝加固固定板10和大固定板12。

本实用新型提供了一种多孔硅制备装置，所述多孔硅制备装置可用于研究不同腐蚀液浓度、不同腐蚀时间和不同腐蚀电流等对多孔硅发光强度的影响；还可以通过对调铜电极与铂电极接入可调直流稳压电源中的电极，直接对刚制备出的多孔硅进行阴极还原处理，所述装置中电解池设有进液口和出液口，可更换电解液，将氢氟酸溶液更换为硝酸溶液，可直接对刚制备出的多孔硅进行酸处理。所述多孔硅制备装置实现了多孔硅制备及后处理一体化，已用于实验室中多孔硅的制备和后处理研究中，制得的多孔硅具有良好的发光强度且发光稳定性很好。

以上所述实施例仅表达了本实验新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能以此来限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的实质所作的等效变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多孔硅制备装置，包括电解池，电解液，铜电极，铂电极，毫安电流表，导线和可调直流稳压电源；所述可调直流稳压电源与毫安电流表通过导线与铜电极和铂电极相连，所述电解液用于连通电路，将单晶硅片放入电解液中可直接进行电化学腐蚀。

2.根据权利要求1所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，所述可调直流稳压电源型号为SS1710；所述毫安电流表型号为C43；所述单晶硅片为P型<111>取向的单晶硅。

3.根据权利要求1所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，所述电解池为聚四氟乙烯材质的容器，电解池上设有进液口和出液口，用于更换电解液，直接对刚制备出的多孔硅进行酸处理。

4.根据权利要求1所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，所述电解池底部设有一直径为10mm的圆孔；两侧各设有一个固定板；两侧固定板上设有4个小螺丝孔，底部各垫有一橡胶垫片；橡胶垫片底部垫有一铜电极，铜电极底部设有一大固定板。

5.根据权利要求4所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，所述大固定板设有一小孔，确保连接可调直流稳压电源的导线能与铜电极接触。

6.根据权利要求4所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，夹有橡胶垫片和铜电极的固定板与大固定板间通过螺丝加固。

7.根据权利要求4所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，所述固定板与橡胶垫片，橡胶垫片与铜电极，铜电极与大固定板接触地方用氯仿粘合，防止漏液。

8.根据权利要求1所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，在制备多孔硅时，铜电极与可调直流稳压电源的正极相连；铂电极与可调直流稳压电源的负极相连；对多孔硅进行阴极还原处理时，电极对调，铜电极与可调直流稳压电源的负极相连；铂电极与可调直流稳压电源的正极相连。

9.根据权利要求1所述的一种多孔硅制备装置，其特征在于，在多孔硅制备及后处理过程中，单晶硅片始终放置在铜电极的上面。