Morphological and Electrical Characterization of SiNWs Synthesized by Electroless Metal Assisted Chemical Etching Method

Abstract

Кремнієві нанодроти (SiNWs) синтезували, застосовуючи двоступеневий метод безелектричного хімічного травлення за допомогою металів (EMACE), беручи срібло як металевий каталізатор. Вплив концентрації AgNO3 на ріст SiNWs вивчали з використанням скануючих електронно-мікроскопічних зображень SiNWs. Підтвердження кремнієвого матеріалу було здійснено за допомогою рентгенівської дифракції (XRD) та енергодисперсійного рентгенівського (EDS) спектра SiNWs. Як було виявлено, оптимальна концентрація, необхідна для росту SiNWs, становила 20 і 25 мМ розчину AgNO3. Як очікувалося, вольт-амперні характеристичні криві для SiNWs показують діодні характеристики з утворенням випрямляючого переходу. Струм, отриманий в області зворотного зміщення, є дуже низьким, порядку 10 – 7, для SiNWs, синтезованих з використанням 20 мМ AgNO3 порівняно з використанням 25 мМ AgNO3, що пояснює його перевагу в застосуванні фотодіодів надмалих розмірів з високою чутливістю. Тому дана дослідницька робота показує різноманітність застосувань SiNWs в електротехніці, оптоелектроніці, а також в датчиках завдяки дуже хорошій електропровідності та діодним характеристикам.

Silicon nanowires (SiNWs) were synthesized by following two-step electroless metal-assisted chemical etching method (EMACE) by taking silver as the metal catalyst. The effect of AgNO3 concentration on the growth of SiNWs was studied with the help of scanning electron microscopic (SEM) images of SiNWs. The confirmation of the Si material was done with the help of X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray (EDS) spectrum of SiNWs. As studied the optimum concentration required for the growth of SiNWs was 20 and 25 mM of AgNO3 solution. The I-V characteristics curves for SiNWs show diode characteristics as expected with the formation of a rectifying junction. The current obtained in the reverse biased region is very low of the order of 10 – 7 for SiNWs synthesized by using 20 mM AgNO3 concentration as compared to the using 25 mM AgNO3 prepared SiNWS, which attributes its superiority in the application of ultra-small sized photodiodes with high sensitivity. Therefore, the current research work shows the variety of applications of SiNWs in electrics, optoelectronics as well as in sensors due to their very good electrical conductivity and their diode characteristics.