一种具有疏水性功能表面的单晶硅及其制备方法与应用

技术特征：
1.一种具有疏水性功能表面的单晶硅的制备方法，其特征是，在单晶硅表面进行激光辅助水射流加工，使得单晶硅表面形成微米级结构阵列；通过飞秒激光诱导低频周期性表面结构在微米级结构阵列表面形成纳米结构，从而在单晶硅表面形成微纳双尺度的分层结构；将表面具有微纳双尺度的分层结构的单晶硅浸入至疏水性硅烷中进行硅烷化处理，即得；其中，激光辅助水射流加工中，水射流沿扫描速度方向后置于激光。2.如权利要求1所述的具有疏水性功能表面的单晶硅的制备方法，其特征是，激光辅助水射流加工中采用发出中心波长为1064nm纳秒激光的脉冲光纤激光器。3.如权利要求1所述的具有疏水性功能表面的单晶硅的制备方法，其特征是，激光辅助水射流加工的过程包括如下步骤：调节水射流冲击角度、水射流偏置距离、喷嘴靶距；调节水射流压强；设置激光脉宽、脉冲重复频率、激光功率、扫描速度；根据扫描方向和扫描间距编写扫描轨迹文件，运行加工程序完成水平方向的加工，之后自动旋转工件重复上述操作完成垂直方向的加工，构建出微米级结构阵列；优选地，水射流冲击角度为40
°
～50
°
，水射流偏置距离为0.4～0.6mm，喷嘴靶距为0.4～0.6mm；优选地，水射流压强为6～10mpa；优选地，激光脉宽为10～350ns，脉冲重复频率为20～1000khz，激光功率为10～20w，扫描速度为1～3mm/s。4.如权利要求1所述的具有疏水性功能表面的单晶硅的制备方法，其特征是，飞秒激光的中心波长为800nm，脉宽为35fs，重复频率为1khz。5.如权利要求1所述的具有疏水性功能表面的单晶硅的制备方法，其特征是，飞秒激光诱导低频周期性表面结构的过程包括如下步骤：根据材料的烧蚀阈值设置激光功率，设置重复频率；根据加工轨迹调节扫描方向、扫描速度、扫描间距，形成加工轨迹文件；调节离焦量；运行加工轨迹文件完成自动加工；优选地，激光功率为2.91～7.10μw；优选地，扫描速度为200～400μm/s，扫描间距为38～78μm；优选地，离焦量为 60～ 120μm。6.如权利要求1所述的具有疏水性功能表面的单晶硅的制备方法，其特征是，所述疏水性硅烷为全氟癸基三乙氧基硅烷；优选地，浸泡时间为12～36h。7.一种具有疏水性功能表面的单晶硅，其特征是，由权利要求1～6任一所述的制备方法获得。8.如权利要求7所述的具有疏水性功能表面的单晶硅，其特征是，其表面水接触角为130
°
～153
°
。9.一种权利要求7或8所述的具有疏水性功能表面的单晶硅在光电领域、微电子领域和/或生物医学领域中的应用。10.如权利要求9所述的应用，其特征是，在制备硅基太阳能电池或微电子机械系统中
的应用。

技术总结
本发明属于激光微细加工技术领域，涉及一种具有疏水性功能表面的单晶硅及其制备方法与应用。其制备方法为，在单晶硅表面进行激光辅助水射流加工，使得单晶硅表面形成微米级结构阵列；通过飞秒激光诱导低频周期性表面结构在微米级结构阵列表面形成纳米结构，从而在单晶硅表面形成微纳双尺度的分层结构；将表面具有微纳双尺度的分层结构的单晶硅浸入至疏水性硅烷中进行硅烷化处理，即得；其中，激光辅助水射流加工中，水射流沿扫描速度方向后置于激光。本发明能够在单晶硅表面形成微纳双尺度分层结构的基础上，使单晶硅表面具备疏水性或超疏水性。疏水性。疏水性。


技术研发人员：黄传真 刘雪飞 刘含莲 姚鹏 刘盾 朱洪涛 邹斌 王军 王真 徐龙华 黄水泉 关亚彬
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/11/15