SiO_2微球模板制备多孔硅与其热电性能研究

利用SiO_2微球模板法腐蚀Si片,发现不仅提高了腐蚀速率,而且孔洞更加均匀,孔隙率和有序性有所提高.对所制备的多孔硅进行性能测试结果表明,随腐蚀时间增加热导率降低.与相同时间无模板直接化学腐蚀多孔硅相比,SiO_2微球模板法得到的多孔硅有更低的热导率.将多孔硅腐蚀时间75min与腐蚀时间90min进行比较,样品的激活能由100.49meV增加到174.19meV,电阻率略有上升.     

阳极电解制备n型多孔硅及光反射特性的影响研究

采用双槽电化学阳极蚀刻法制备了n型多孔硅,并用带积分球的光度分光计测试了多孔硅的光反射率.研究了蚀刻电流密度、蚀刻时间和HF浓度等对多孔硅孔隙率和反射率的影响规律.结果表明:随着电流密度和蚀刻时间的增加,多孔硅表观孔隙率增加;多孔层的存在能显著降低反射率,且较小的电流密度和蚀刻时间,更有利于反射率降低;电流密度10 m A·cm-2制备的多孔硅平均反射率降低到9%,蚀刻时间10 min下制备的多孔硅平均反射率降至5%;HF浓度对反射率的影响不大.     

电化学脉冲腐蚀制备均匀发光多孔硅

采用脉冲腐蚀和直流电化学腐蚀两种方法制备多孔硅,对这两种方法制备的多孔硅样品进行了扫描电镜和荧光光谱测量,发现脉冲腐蚀制备的多孔硅样品比直流腐蚀制备的多孔硅样品表面均匀、硅丝或者硅柱的尺寸较小、发光强度大,而且发光峰位有明显.的蓝移现象.同时我们还发现多孔硅样品的尺寸越小其能带越宽,由此得出多孔硅样品的发光现象符合量子限域解释的多孔硅的发光机制.     

NaClO/IPA体系制备单晶硅太阳能电池绒面的研究

采用NaClO和IPA体系对单晶硅各向异性腐蚀制备绒面.通过紫外可见光光度计和扫描电镜对硅绒面的反射率、形貌进行了表征.结果表明,当NaClO为10%(质量分数,下同),IPA为5%,腐蚀温度为80℃,腐蚀时间为15 min时,能够得到均匀单晶硅绒面,硅片平均反射率达15%左右;与传统的Na OH/IPA腐蚀体系相比,该工艺制得的单晶硅绒面结构反射率低,有利于太阳能电池性能的提高.     

钝化多孔硅光致发光谱的时间演化特性

通过改变溶液的组成成份,用水热腐蚀技术原位制备出具有不同表面钝化状况的四类多孔硅样品.将上述样品室温下存放于空气中,其光致发光谱的时间演化特性差异很大.其中,氢钝化多孔硅的发光强度衰减最快,峰位蓝移量也最大,而铁钝化多孔硅的发光强度和峰位则几乎不发生变化.红外吸收谱实验揭示出这种差异可能来源于样品表面钝化成份的不同.此发现为一步原位制取具有稳定发光性能的多孔硅提供了新的思路.     

用于锂离子电池负极的多孔硅材料制备

多孔硅具有大量孔洞,能有效缓解体积膨胀带来的压力,有望成为锂离子硅基负极材料的一个研究方向.采用光助电化学腐蚀、二次化学腐蚀制备高孔隙率n型多孔硅材料,通过优化后的光助电化学腐蚀,样品的孔径约为800～1 000nm,多孔层厚度(平均孔深)约为155μm,孔隙率约74%.二次腐蚀后,样品孔径增加到1.1μm,多孔层厚度减小到110μm,孔隙率增加到84%,表明二次腐蚀增加了样品的孔径和孔隙率.以二次腐蚀的多孔硅材料为负极的锂离子半电池在0.05C的恒流充放电循环测试下,循环20次后充放电比容量保持在188和198mAh/g,效率保持90%以上.实验结果表明,多孔硅锂电极比单晶硅锂电极具有更长的循环寿命,可有效提高锂电池的性能.     

多孔硅整流特性研究

从多孔硅的最基本的器件结构--金属/多孔硅/硅入手,研究这种结构的电学性质:整流特性,对进一步理解和提高多孔硅的电致发光和多孔硅在其它一些电学方面的应用有着积极的意义.用电化学腐蚀法制得多孔硅,对多孔硅电化学氧化和氮气气氛下退火,研究这两种后处理方式对多孔硅整流特性的影响.多孔硅经高浓度硫酸电化学氧化后,整流特性消失;多孔硅经氮气气氛下退火后,整流特性增强;分析了相应的机理.     

阳极腐蚀法制备发光多孔硅的正电子湮没研究

使用正电子湮没寿命谱仪和真空紫外荧光光谱仪,对不同电流密度腐蚀条件下制备的多孔硅进行微结构及发光性能的表征,通过正电子湮没方法研究多孔硅微结构对多孔硅光致发光性能的影响.实验结果表明,随着腐蚀电流密度的增大,电子偶素在样品中的pick-off湮没寿命先增大后减小,同时样品的发光强度显示出相同趋势.可以推断,在腐蚀电流密...     

钝化多孔硅光致发光谱的时间演化特性

通过改变溶液的组成成份,用水热腐蚀技术原位制备出具有不同表面钝化状况的四类多孔硅样品,将上述样品室温下存放于空气中,其光致发光谱的时间演化特性差异很大。其中,氢钝化多孔硅的发光强度衰减最快,峰位蓝移量也最大,而铁钝化多孔硅的发光强工和峰位则几乎不发生变化。红外吸收谱实验揭示出这种差异可能来源于样品表面钝化成份的不同。此发现为一步原位制取具有稳定发光性能的多孔硅提供了新的思路。     

电化学腐蚀多孔硅的发光特性

采用直流电化学腐蚀的方法在不同电流密度下制备了多孔硅样品.用SEM,FTIR,PL谱研究了制备样品的结构和发光特性.结果表明,多孔硅样品的发光强度和峰位与电流密度存在密切关系,制备的多孔硅存在378,470,714nm的光致发光,对这几个发光峰的发光机理进行了讨论.     

多孔硅整流特性研究

从多孔硅的最基本的器件结构——金属/多孔硅/硅入手,研究这种结构的电学性质：整流特性,对进一步理解和提高多孔硅的电致发光和多孔硅在其它一些电学方面的应用有着积极的意义。用电化学腐蚀法制得多孔硅,对多孔硅电化学氧化和氮气气氛下退火,研究这两种后处理方式对多孔硅整流特性的影响。多孔硅经高浓度硫酸电化学氧化后,整流特性消失;多孔硅经氮气气氛下退火后,整流特性增强;分析了相应的机理。     

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.     

阳极腐蚀条件及单晶硅类型对多孔硅光致发光性能的影响

研究了阳极腐蚀条件及单晶硅的导电类型和掺杂原子浓度等多多孔硅微结构与室温可见区光致发光性能的影响。结果表明,延长腐蚀时间、提高电流密度降低腐蚀液中氢氟酸浓度,都能引起多孔硅发光波长蓝移,发光强度的变化则较复杂;由轻掺杂硅制备的多孔硅不仅发光效率高,而且波长蓝移,硅片导电类型多孔硅发光的影响不显著,这些结果可根据量子限制疚与多孔硅的形成机制来解释。     

红外焦平面多孔硅绝热层制备及应用

采用电化学法及原电池法制备了多孔硅样品.通过在阳极氧化反应中HF溶液浓度、电流密度和反应时间的不同来控制多孔硅的孔隙率和膜厚.实验结果表明：不同电流密度下制备的多孔硅样品,孔隙度有相同的变化趋势,刚开始增加,然后减少;多孔硅的生长速度随电流密度的增加而升高.在多孔硅样品表面封装BST热释电敏感元件进行性能测试,结果表明...     

Fe(NO_3)_3浓度对水热法腐蚀多孔硅的影响

用水热腐蚀法,通过改变腐蚀液中Fe(NO3)3的浓度,制备多孔硅样品.用扫描电子显微镜、荧光分光光度计和傅立叶红外光谱仪对样品微结构和光学特性进行检测,并结合Islam-Kumar模型对检测结果进行分析.结果表明,增大腐蚀液中Fe(NO3)3浓度,可加快腐蚀速度,并使多孔硅中纳米硅尺寸减小,比表面积增大,从而引起样品发射峰发生蓝移,且对应于Si‖O键的红外吸收增强.     

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.     

多孔硅发光特性的研究

在以氢氟酸为基本组份的腐蚀液中,以单晶硅为阳极采用横向阳极氧化方法,制备了具有光致发光特性的多孔硅,系统地研究了多孔硅薄膜的光学性质;x光衍射分析表明样品具有良好的晶体质量;测量了样品的变波长激光喇曼光谱,光致发光峰值波长和半峰高宽度对电解液组份、电解电流密度及电解时间等量的依赖关系;利用二维量子尺寸效应对上述物理现象作了定性的解释.     

n型多孔硅的无光照制备方法

以甲醇、双氧水和氢氟酸的混合液为电解质,在无光照条件下,用电化学腐蚀方法制备了n型多孔硅.通过场发式扫描电镜测试表明,由这个简单易行的方法制得的多孔硅,其表面孔洞的尺寸、密度及深度均一,孔洞呈近似矩形状,边缘光滑.随着电化学腐蚀的电流密度与腐蚀时间的乘积的增加,孔洞的尺寸和深度增加.在多孔硅的形成过程中,双氧水有助于在硅片中形成空穴,使腐蚀反应能够顺利进行.     

硅多孔层分离后稳定的可见蓝紫光发射特性

多孔硅具有很强的室温发光，介绍了多孔硅在分离多孔层后的发光情况，用传统的电化学法腐蚀样品，待多孔层分离后，通过SEM(表面电子显微镜)和PL(光致发光谱)观察多孔层分离后表面的形貌和光致发光特性，观察到样品有很强的蓝紫发光峰，在高温氧气气氛下退火后，发光强度增加，峰位不变，在大气中保存三个月后，发光峰又有所加强，证明样品具有很好的发光特性；FTIR(红外吸收谱)表明多孔层分离后样品表面主要由Si—O、Si—H键组成；利用量子限域—发光中心模型解释了发光机制，认为蓝紫光来自表面SiOx线中的发光中心。     

一种新的湿法钝化多孔硅的方法

采用硫代乙酰胺的HF酸水溶液作为氧化剂对初始多孔硅进行钝化处理,改善了多孔硅表面结构并提高了发光强度.同时研究了钝化电流,钝化温度和钝化时间等一系列因素对钝化多孔硅光致发光强度的影响.实验发现,在60℃恒温下,对样品通电流1 mA/cm2,进行10 min的钝化处理可以获得最强的光致发光,发光强度比初始样品发光强度增强了一个数量级.另外,通过傅立叶红外吸收谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)测试分析,探讨了钝化处理使得多孔硅发光强度提高的原因.