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Issue Date: 7-Feb-2013
Authors: Milazzo, Rachele Maria Gabriella
Title: Electroless Silver Deposition on (100) and (111) Silicon Wafers, Fabrication of Nanowires and Nanopillars by Assisted Etching
Abstract: Le nanoscienze e i nanomateriali promettono particolari ed entusiasmanti applicazioni, grazie alla scoperta delle loro proprietà chimico fisiche sensibili alla loro dimensione. La realizzazione di nanostrutture di silicio, la crescita di nanowires in particolare, è di rilevante importanza nel settore della microelettronica per lo studio e l applicazione degli effetti di riduzione di scala. I processi di crescita solitamente richiedono l utilizzo di precursori pericolosi, di temperature elevate e di apparecchiature in grado di sostenere queste condizioni di crescita. L attacco chimico assistito da metallo è stato proposto come una valida alternativa ai processi impiegati nella fabbricazione di nanofili di silicio a basso costo. L apparato sperimentale necessario per la sua attuazione è estremamente semplice, i processi sono svolti a temperatura ambiente e la qualità dei nanofili di silicio ottenuti è elevata poiché essi derivano semplicemente dall agglomerazione di scavi generati sul substrato. Il processo richiede la deposizione di un film di metallo nobile che aumenterà localmente la velocità di ossidazione del silicio, in una soluzione ossidante. L acido fluoridrico partecipa alla reazione rimuovendo il silicio ossidato. La tecnica è di facile realizzazione ma la comprensione di tutti i processi chimico fisici che la compongono è tutt altro che semplice e al momento non è presente un modello che riesca ad interpretare tutti i dati sperimentali presenti in letteratura. In questo lavoro di tesi si è cercato di contribuire alla descrizione fenomenologica del processo, ponendo particolare attenzione allo step di deposizione electroless del metallo nobile realizzato tramite immersione in una soluzione contente ioni Ag+ e Acido Fluoridrico. La generazione di nanoclusters di argento su silicio è stata investigata, nel capitolo 1, per tempi che vanno da 1s a 160s, con RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy) e cross section TEM (Transmission Electron Microscopy). Il capitolo 2 è stato dedicato alla comprensione della dipendenza del processo di deposizione dall orientazione cristallografica del substrato, studiando l evoluzione dei nanoclusters di Ag su Silicio (100) e Silicio (111) in due distinte configurazioni: singola, deponendo i due substrati in maniera separata e simultanea, tramite l utilizzo di superfici (100) e (111), ottenute sul medesimo substrato con l attacco chimico anisotropo in soluzioni alcaline. I risultati mostrano che nel primo caso, la quantità e la morfologia dell Ag depositato dipende poco dall'orientazione cristallografica. Se le due superfici sono simultaneamente presenti e contigue sullo stesso substrato invece, si instaura un meccanismo autoselettivo per la deposizione che risulta accentuata sui piani (100). Importante è anche il contributo del trasporto di massa che accentua la deposizione sulle zone convesse di transizione tra i due piani coinvolti. Lo studio dell attacco assistito da metallo sui campioni depositati, capitolo 3, ha messo in evidenza il ruolo svolto dalla dimensione del metallo sulla direzione di attacco. Esso risulta anisotropo al di sotto di una certa estensione e con un basso livello di interconnessione tra i clusters. L anisotropia dell attacco è eliminata quando i clusters possiedono dimensione estesa e sono totalmente interconnessi. I risultati ottenuti sono stati applicati su un substrato di silicio con le superfici (100) e (111) di dimensioni ridotte e il meccanismo autoselettivo per la deposizione è risultato accentuato. In questa configurazione, i piani (100) che risultano essere coperti da aggregati di Ag di dimensioni estese, sono stati attaccati, sulle superfici (111) ricoperti con piccoli clusters, invece l attacco ha prodotto solo un sottile strato poroso superficiale. La struttura risultante è un insieme ordinato di Nanopillars con dimensione media di 600nm.
Appears in Collections:Area 02 - Scienze fisiche

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