无掩模选择性制备硅纳米线阵列及其光致发光

基于金属辅助硅化学刻蚀发展了一种无掩模选择性区域制备硅纳米线阵列的方法, 并利用该方法成功制备了图形化的硅纳米线阵列. 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 分析表明, 所制备的硅纳米线阵列是高质量的多孔微纳米结构, 并利用拉曼光谱仪研究了室温下硅纳米线阵列的光致发光特性. 结果表明, 硅纳米线阵列可实现有效的光发射, 发光波峰为663 nm. 该方法工艺简单、有效, 可潜在地应用于构筑硅基光电集成器件.     

硅基多孔阳极氧化铝模板的制备研究

利用电子束蒸发在硅衬底上制备Al膜,并制备硅基阳极氧化铝(AAO)模板;利用X射线衍射和扫描电子显微镜对模板的结构和形貌进行了表征;利用计算机对阳极氧化电流的实时观测监控了硅基AAO模板的自组装过程.优化了制备孔洞规则的高质量硅基阳极氧化铝模板的条件,该模板对进一步研究硅基AAO模板多铁功能纳米管线及相应的器件奠定了基础.     

铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜的制备与形貌研究

由水热腐蚀技术制得的铁钝化多孔硅作为基底,采用浸渍镀膜技术成功制备了铁钝化多孔硅/铜纳米复合薄膜.利用扫描电镜(SEM)、XRD等分析手段对比研究了铁钝化多孔硅在沉积前与沉积后的结构变化特点以及沉积时间对所沉积的铜薄膜的结构的影响.结果表明,在浸渍一定时间后,铜/铁钝化多孔硅纳米复合薄膜继承了新鲜制备的铁钝化多孔硅的结构特点;同时,在溶液浓度保持不变的情况下,随着反应时间的的延长,铜的沉积量逐渐增加,铜纳米颗粒的平均晶粒尺寸逐渐长大.     

硅基钠米材料发光特性的研究进展

近年，硅基低维材料物理与工艺的研究预示，硅基光电子学将是今后半导体光电子学的一个主要发展方向，而硅基低维发光材料又将成为半导体光电子集成技术的主要基础材料。随着硅基超晶格、量子阱和多孔硅研究的不断深化以及纳米科学技术的日益发展，硅基发光材料正向纳米方向开拓。本文将主要介绍硅基纳米材料，如采用各种成膜技术在不同衬底表面上制备的高质量纳米硅（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）膜，镶嵌在各种介质，如　－Ｓｉ：Ｈ、ＳｉＯ２或ＳｉＮｘ中的纳米晶硅，以及利用自组织生长的Ｇｅ、Ｓｉ以及ＧｅＳｉ纳米量子点的光致发光特性及其最近研究进展。     

用AAO模板制备有序硅纳米线阵列

利用二次氧化法制备了高度有序的多孔阳极氧化铝膜,以此膜为模板通过磁控溅射制备了多孔有序的Pt/Ag双层金属薄膜,将此金属薄膜转移到n型单晶硅片上,通过金属辅助化学刻蚀法刻蚀出有序单晶硅纳米线阵列.原子力显微镜和扫描电子显微镜观察发现,多孔阳极氧化铝膜及后续生长的多孔Pt/Ag双层金属薄膜都具有均匀分布、直径约45nm的纳米孔,以Pt/Ag双层金属薄膜为模板刻蚀得到的单晶硅纳米线具有与纳米孔同样的直径,且垂直硅衬底生长.     

多孔硅发光性能研究

研究多孔硅的发光有重要意义.我们研究了湿法腐蚀多孔硅、铁掺杂多孔硅、乙醇中的多孔硅颗粒的发光.湿法腐蚀制备多孔硅,腐蚀速度不均匀,发光随腐蚀时间没有规律,不好把握过程,虽可以得到不同波段发光,但很难通过严格控制湿法腐蚀的条件来得到想要的发光.稀土有自己的能级,稀土掺杂对多孔硅发光是有影响的,铁不像稀土有自己的能级,我们发现铁掺杂对多孔硅发光没有明显影响.将多孔硅的纳米颗粒置于乙醇中,与薄膜时相比,未发现其发光峰形有明显改变.     

化学浸蚀温度对多孔硅粉理化性质的影响

多孔硅是一种由纳米硅原子簇为骨架构成的海绵状结构，具有比表面积高、生物相容性好等特征，能够应用于光电子器件、化学传感、生物医学等领域。笔者以金属硅粉作为研究对象，采用化学浸蚀工艺制备多孔硅粉，利用比表面积测定仪、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜等研究了不同浸蚀温度制备的多孔硅粉比表面积、孔径分布、表面形貌及微结构的变化。结果表明：化学浸蚀方法能够在金属硅粉表面形成含较多纳米尺寸孔洞的多孔硅粉；随着化学浸蚀温度升高，所形成的多孔硅粉比表面积明显增大。     

可见光波段发光多孔硅膜的结构特征研究

采用在HF溶液中阳极处理硅单晶片的方法制备了具有可见光波段发光特性的多孔硅膜。应用X光衍射技术及激光喇曼散射谱研究了发光多孔硅膜的结构特征。研究结果表明:纳米量级尺寸是多孔硅膜的一个重要特征。估计多孔硅硅柱横截面直径在几到十几纳米之间。     

硅基一维纳米半导体材料的制备及光电性能

硅基一维纳米半导体材料是新型的硅基光电子材料，在硅基光电集成和纳电子领域有重要的应用前景．主要论述了硅基一维纳米半导体材料(纳米硅线、纳米ZnO线)的制备，着重一维纳米材料的阵列化制备，讨论了其生长机理，研究了硅基一维纳米半导体材料的的光学、电学等物理性能．     

多孔硅的研究及其应用

多孔硅是一种新型的纳米半导体光电材料,室温下具有优异的光电特性,易与现有硅技术兼容,极有可能实现硅基光电器件等多个领域的应用。本文简明的论述了多孔硅的光电特性之后,又简单介绍了多孔硅在生物科学、照明材料及太阳能电池等多个领域内的应用进展情况,并对其发展前景作了展望。     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

多孔硅微机械技术的薄膜量热传感器结构研究

多孔硅的形成和刻蚀技术是一项新型的表面微机械加工技术，我们以多孔硅为牺牲层，利用多孔硅的选择性生长机理，以及利用在高阻衬底上横向形成速率大于纵向形成速率的特点，得到了距衬底很深的微桥、微梁、微沟道等微结构，并设计研制了一种绝热式量热传感器。     

Electronic transport in nanometre-scale silicon-on-insulator membranes

The widely used 'silicon-on-insulator' (SOI) system consists of a layer of single-crystalline silicon supported on a silicon dioxide substrate. When this silicon layer (the template layer) is very thin, the assumption that an effectively infinite number of atoms contributes to its physical properties no longer applies, and new electronic, mechanical and thermodynamic phenomena arise, distinct from those of bulk silicon. The development of unusual electronic properties with decreasing layer thickness is particularly important for silicon microelectronic devices, in which (001)-oriented SOI is often used. Here we show--using scanning tunnelling microscopy, electronic transport measurements, and theory--that electronic conduction in thin SOI(001) is determined not by bulk dopants but by the interaction of surface or interface electronic energy levels with the 'bulk' band structure of the thin silicon template layer. This interaction enables high-mobility carrier conduction in nanometre-scale SOI; conduction in even the thinnest membranes or layers of Si(001) is therefore possible, independent of any considerations of bulk doping, provided that the proper surface or interface states are available to enable the thermal excitation of 'bulk' carriers in the silicon layer.     

A review of GaN-based optoelectronic devices on silicon substrate

Group Ⅲ-nitride material system possesses some unique properties,such as large spectrum coverage from infrared to deep ultraviolet,wide energy band gap,high electron saturation velocity,high electrical breakdown field,and strong polarization effect,which enables the big family has a very wide application range from optoelectronic to power electronic area.Furthermore,the successful growth of GaN-related III-nitride material on large size silicon substrate enable the above applications easily realize the commercialization,because of the cost-effective device fabrication on the platform of Si-based integrated circuits.In this article,the progress and development of the GaN-based materials and light-emitting diodes grown on Si substrate were summarized,in which some key issues regarding to the material growth and device fabrication were reviewed.     

Progress of Si-based nanocrystalline luminescent materials

Si-based nanomaterials are some new photoelctronic and informational materials developed rapidly in recent years, and they have potential applications in the light emitting devices, e. g. Si light emitting diode, Si laser and integrated Si-based photoelectronics. Among them are nanoscale porous silicon (ps), Si nanocrystalline embedded SiO₂ (SiO_x, x < 2.0) matrices, Si nanoquantum dot and Si/SiO₂ superlattice, etc. At present, there are various indications that if these materials can achieve efficient and stable luminescence, which are photoluminescence (PL) and electroluminescence (EL), it is possible for them to lead to a new informational revolution in the early days of the 21st century. In this article, we will mainly review the progress of study on Si-based nanomaterials in the past ten years. The involved contents are the fabricated methods, structural characterizations and light emitting properties. Finally, we predicate the developed tendency of this field in the following ten years.     

在（111）Si衬底上磁控溅射法制备纳米SiC薄膜

用射频磁控溅射法在硅衬底上生长出纳粒结构的碳化硅薄膜,在N2气氛下经3h1100℃退火,用X射线衍射（XRD）、付里叶红外吸收谱（FTIR）、X光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）对薄膜样品进行结构、颗粒大小、组分和形貌分析,并在室温条件下观察薄膜的光致发光现象。     

热蒸发制备SnO2纳米棒及结构表征

以SnO粉末为原料,在镀有金的硅衬底上通过热蒸发的方法获得了SnO2纳米短棒,且通过改变退火时间再现了纳米材料的生长过程．用SEM,XRD,EDS,红外吸收和拉曼光谱对产物的形态和结构进行了分析．结果表明,所合成的产物为具有四方金红石结构的SnO2．最后讨论了SnO2纳米短棒的生长机制．     

纳米硅铝酸盐的水热制备及催化性能

采用水热法制备了一系列纳米硅铝酸盐材料,考察了晶化时间、模板剂、硅源、铝源、稀土离子掺杂等对材料制备的影响.发现以TEAOH为模板剂,白炭黑为硅源,硫酸铝为铝源,铈离子掺杂制备的硅铝酸盐在苯甲醛与吲哚的Friedel-Crafts烷基化反应中的催化活性最好.通过XRD,BET和SEM表征了该材料的结构特性.     

C60偶联多孔硅系统的蓝光发射

用G60作为表面钝化剂，与多孔硅进行偶联．发现当C60偶联多孔硅系统在空气中存储一年后，能够发射460nm左右的强烈蓝光．经过系统的测量和分析，认为蓝光起源的发光中心与SiO2体材料中的“自捕获激子”模型类似．它是由一个氧空位和一个间隙氧组成的，间隙氧同时和相邻的晶格氧形成过氧连接．光激发载流子来自于Si纳米晶粒的核心，辐射复合过程则在多孔硅表面的发光中心进行．进一步的电子束辐照和臭氧辐照实验证明了这个发光中心的存在．从FTIR谱的分析，推测是样品表面Si=O双键的缓慢变化促使了蓝光中心的自发产生．