一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕方法，包括以下步驟：在玻璃基片上用磁控濺射的方法鍍上一層Sb2Te3熱電材料薄膜；采用激光對所制Sb2Te3熱電材料薄膜進行直寫式激光曝光熱作用；采用刻蝕液對激光熱作用的薄膜進行選擇性濕法刻蝕。本發(fā)明專利技術的濕法刻蝕方法，具有操作簡單、成本低廉、刻蝕速率可控、刻蝕精度高等優(yōu)點。該濕法刻蝕方法可以用于微納結構制造，熱傳感器，熱電制冷器件，太陽能電池，相變存儲器等領域中的Sb2Te3微納圖形結構加工工藝，促進該熱電薄膜在上述領域的應用。

【技術實現步驟摘要】
一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕方法
本專利技術涉及一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕方法。
技術介紹
Sb2Te3熱電材料薄膜是一種窄帶半導體薄膜，具有優(yōu)異的室溫熱電性能，長期以來被公認為是最好的熱電材料之一，目前大多數熱電制冷元件都采用這種材料，在溫差電制冷和溫差發(fā)電方面具有廣泛的應用前景。與此同時，Sb2Te3還是一種典型的相變材料，在相變存儲器，微納結構制造領域具有重要的應用。然而在現有的技術中還沒有針對Sb2Te3熱電材料薄膜的濕法刻蝕方法。因而，開發(fā)一種高精度的濕法刻蝕工藝對于Sb2Te3熱電材料薄膜應用和產業(yè)化具有重要的意義。Sb2Te3薄膜在激光曝光熱作用后產生非晶態(tài)向晶態(tài)的轉變，并且在NaOH溶液中，晶態(tài)與非晶態(tài)具有不同的刻蝕速率，從而可以通過激光直寫式曝光熱作用的方法在NaOH溶液中進行濕法刻蝕。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕的方法，使用NaOH溶液作為刻蝕液，利用Sb2Te3薄膜在激光曝光熱作用后產生非晶態(tài)向晶態(tài)的轉變，晶態(tài)與非晶態(tài)在NaOH溶液中具有不同的刻蝕速率而達到選擇性濕法刻蝕的目的。該方法具有操作簡單、成本低廉、刻蝕速率可控、刻蝕精度高等優(yōu)點，可望用于微納結構制造，熱傳感器，熱電制冷器件，太陽能電池，相變存儲器等領域中的Sb2Te3微納圖形結構加工工藝。為達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕的方法，包括以下步驟：(a)在玻璃基片上用磁控濺射的方法鍍上一層Sb2Te3熱電材料薄膜；(b)利用激光器對所述的Sb2Te3熱電材料薄膜進行直寫式曝光熱作用；(c)采用刻蝕液對激光曝光熱作用的熱電材料薄膜進行濕法刻蝕：將所述的Sb2Te3熱電材料薄膜置于刻蝕液中，依據薄膜所需刻蝕深度選擇刻蝕時間，當刻蝕深度為0-50nm,所需刻蝕時間為0-3h。其中對于激光曝光熱作用區(qū)域，當刻蝕時間超過1h后，刻蝕速率約為6nm/h；而對于激光未曝光熱作用區(qū)域，刻蝕速率約0.2nm/h，兩者的選擇刻蝕比高達30。利用該Sb2Te3熱電材料薄膜激光作用區(qū)域和激光未作用區(qū)域在刻蝕液中的刻蝕速度不同，可以進行濕法刻蝕。所述的熱電材料薄膜為Sb2Te3薄膜。所述的刻蝕液為氫氧化鈉溶液，其摩爾濃度為0.1mol/L。本專利技術的技術效果：本專利技術通過NaOH溶液對Sb2Te3薄膜激光作用晶化區(qū)域與激光未作用非晶化區(qū)域的選擇性濕法刻蝕，能夠制備平整、陡直、形貌清晰的微納浮雕結構，其刻蝕速率可控，刻蝕精度高。附圖說明圖1是本專利技術一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕的方法流程示意圖；圖2是Sb2Te3薄膜經激光曝光熱作用前后的XRD圖譜；圖3是Sb2Te3薄膜在0.1mol/L的NaOH溶液中的刻蝕特性圖；圖4是采用0.1mol/L的NaOH溶液刻蝕Sb2Te3薄膜后的原子力顯微鏡(AFM)三維掃描形貌圖。具體實施方式下面結合附圖說對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。如圖1所示，一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕的方法包括步驟：(a),在玻璃基片上用磁控濺射的方法鍍上一層Sb2Te3熱電材料薄膜，膜厚度為80nm；(b)，采用波長為405nm的激光器對所述的Sb2Te3熱電材料薄膜進行直寫式曝光熱作用，激光曝光熱作用前后的Sb2Te3薄膜的XRD圖譜如圖2所示，由圖我們可以知道，激光直寫曝光熱作用后的區(qū)域發(fā)生了非晶態(tài)向晶態(tài)的轉變；(c),采用摩爾濃度為0.1mol/L的NaOH溶液對經激光曝光熱作用后的Sb2Te3薄膜進行濕法刻蝕，刻蝕時間為90min,刻蝕完成后用去離子水沖洗，然后烘干，得到微納結構圖。將刻蝕完成的微納結構圖通過原子力顯微鏡(AFM)掃描成像可以得到三維掃描形貌圖，如圖4所示。由圖所示，可以看出該方法刻蝕完成后的微納浮雕結構形貌清晰，結構平整、陡直，其中激光曝光熱作用區(qū)域的線條寬度約為1.182μm,高度約為37.28nm。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕方法，其特征在于該方法包括以下步驟：a)在玻璃基片上用磁控濺射的方法鍍上一層Sb2Te3熱電材料薄膜；b)利用激光器對所述的Sb2Te3熱電材料薄膜進行直寫式曝光熱作用；c)采用刻蝕液對激光曝光熱作用后的Sb2Te3熱電材料薄膜進行濕法刻蝕，將經過激光熱作用的區(qū)域腐蝕去除，留下激光未作用的區(qū)域。

【技術特征摘要】
1.一種Sb2Te3熱電材料薄膜濕法刻蝕方法，其特征在于該方法包括以下步驟：a)在玻璃基片上用磁控濺射的方法鍍上一層Sb2Te3熱電材料薄膜；b)利用激光器對所述的Sb2Te3熱電材料薄膜進行直寫式曝光熱作用；c)采用刻蝕液對激光曝光熱作用后的Sb2Te3熱電材料薄膜進行濕法刻蝕，將經過激光熱作用的區(qū)域腐蝕去除，留下激光未作用的區(qū)域。2.根據權利要求1所述的濕法刻蝕方法，其特征在于所述的步驟c)濕法刻...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周奇軍，魏勁松，魏濤，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31