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。     

硅基低维结构的电子态和光学性质

Canham的文章发表以后，引起了世界范围的研究热潮，目的是实现硅基的集成光电子技术．其中一个主要的研究方向是多孔硅的发光机制．根据各自的实验结果提出了不同的模型：量子限制、表面态复合、硅氧烷及其衍生物、以及声子辅助跃迁等．同时开始了理论计算，方法包括：紧束缚、经验赝势、和基于局域密度泛函的第一原理方法等．大部分理论计算研究的是量子限制对多孔硅和纳米硅晶发光的效应．计算得到的辐射寿命比直接能隙GaAs中激子的长得多，说明量子限制不能完全解释多孔硅的高发光效率．提出了一个经验赝势的同质结模型来计算多孔硅和纳米硅晶的电子结构．多孔硅的波函数用一组体Si波函数展开，它们的波矢满足周期性边界条件．利用简并微扰论计算了S量子线、量子孔、量子阱层和棱柱晶粒的电子态和光跃迁几率(寿命)．用紧束缚集团模型研究了表面键饱和对Si纳米晶体发光的效应．取表面Si原子的悬键与吸附原子之间的相互作用能量Vs为不同的值，代表不同的吸附原子．发现当Vs的绝对值变小时，能隙减小，同时跃迁几率增加约2个数量级．     

氧化层对水分解阳极多孔Si性能的影响

通过改变腐蚀时间,研究了多孔硅的反射率、禁带宽度、发光性能,比较了退火前后多孔硅作为水分解阳极的工作性能.测试表明,当腐蚀时间为45min时,得到的多孔硅孔隙均匀,反射率低.大气退火在多孔硅表面形成了一层SiO_2,在水分解中起到很好的保护作用.对于退火样品,腐蚀时间为45min样品,电流密度较早达到稳定,腐蚀速率最小.     

多孔硅荧光谱双峰结构的研究

采用阳极腐蚀法制备了多孔硅（PS），用原子力显微镜（AFM）照片对其表面和结构做了分析，观察到多孔硅纳米尺寸的微结构；并进行了多孔硅层（PSL）的光致发光谱（PL）测量，观察到PL谱峰的“蓝移”和双峰现象，符合量子尺寸效应和发光中心理论，红外吸收光谱进一步证明了发光中心的存在。     

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．     

多孔硅吸附2,2′菁染料的荧光特性

由于多孔硅具有独特的表面结构，当吸附2,2′菁染料及其J聚集体后，其发光受到很大影响。实验表明，聚集体的荧光有明显的增强效应，多孔硅与染料分子之间有能量转移。     

多孔硅的荧光及微结构

用扫描隧道显微和光致发光方法，观察了发光多孔硅的微结构形貌。发现多孔硅的光致发光主要源自其最表面层；该层是无定型的，但又不同于一般的非晶硅，而像是由大量纳米尺度的硅原子族组成的海绵状微结构；诸硅原子簇随机分布，相互间没有清晰的界面；没有观察到“线”状或“柱”状的结构；多孔硅的微结构有明显的分形特征，其发光很可能是源自此纳米硅材料中的量子尺寸效应。     

不同激发波长下多孔硅的光致发光研究

采用阳极氧化法腐蚀n型Si(111)片,制备了多孔硅样品.利用荧光分光光度计对样品光致发光和光致发光激发特性进行了研究,发现多孔硅样品的光致发光谱上有2个发光峰,其中心分别位于640 nm和565 nm.基于前人的报道和本实验结果的分析,认为多孔硅的光致发光来源于纳米硅颗粒中光生载流子弛豫到其表面态上然后发生辐射复合.进一步通过实验证明,640 nm处的发光峰与纳米硅颗粒表面的Si-O复合物有关,而565 nm处的发光峰与其它发光中心有关.     

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.     

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.     

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...     

多孔硅/高氯酸钠复合材料的合成与爆炸特性研究

本文采用电化学阳极氧化法制备多孔硅,考察不同氧化条件下多孔硅孔隙率及膜厚的变化情况,研究电化学阳极氧化工艺条件、高氯酸钠溶液浓度以及贮存方法等因素对多孔硅复合材料爆炸反应的影响。结果表明,多孔硅孔隙率随电流密度增大而增大,当电流达到50mA·cm~（-2）以上时略有降低,孔隙率随氧化时间增大而先增大后减小,且氧化时间为30min时最大,孔隙率随氢氟酸浓度增大反而减小;多孔硅膜厚随时间增大而增大。SEM分析表明,多孔硅表面产生裂缝,内部形成硅柱。在电流密度小、氧化时间短的条件下形成的多孔硅复合材料不易爆炸,当NaClO4甲醇溶液质量浓度大于0.098g·mL~（-1）时发生强烈爆炸,将多孔硅复合材料用乙醇浸泡是最为理想的贮存方法。     

多孔硅微结构及其稳定性研究

应用低温氮吸附法测量了多孔硅（ＰＳ）样品的比表面积、孔容及孔径分布等微结构参数，总结出这些微结构参数随环境条件及工艺参数的变化规律．根据ＰＳ特性的测试结果，进一步论述了处理工艺对其特性的有效影响．为改善和控制多孔硅结构及拓宽应用提出了新方法．     

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.     

M-PS-S结构的V-I特性及其优化

选用n-，p-和p+三种半导体硅材料作为衬底，通过电化学腐蚀方法分别形成PS薄膜；在PS／S膜上再淀积一层具有一定图形的铝金属膜并焊接引线，形成了M－PS－S二极管结构；在外加直流偏置电压下分别测量它们的V－I特性，得出了不同的V－I特性曲线；V-I特性都具有整流效应．根据对所得特性的理论分析．论述了材料、工艺和结构等因素对M－PS－S特性的影响．并提出了优化设计的方法，以改善M－PS－S结构的特性，实现其在发光、敏感等方面的应用。     

多孔硅在射频/微波电路中的研究进展

多孔硅介质膜在射频/微波电路中具有很好的应用前景. 阐述了多孔硅作介质膜的优点,比较研究了不同厚度的多孔硅厚膜上平面电感器的性能参数比较和不同介质膜上螺旋电感性能比较,介绍了多孔硅在射频/微波电路的研究进展,并对存在的主要问题作了讨论.     

用HF-醇溶液法制备多孔硅的新方法

本文采用HF-醇溶液法制备了多孔硅.实验表明,它提高了多孔硅中的游离氟离子浓度,改善了电解液与硅片的润湿性,有利于形成均匀的多孔硅;在非光照条件下,可制成N型多孔硅.     

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.     

用电化学方法制备多孔硅

为了深入了解多孔硅的特性,用电化学方法在双槽电解池中腐蚀形成了不同结构形貌的多孔硅层.结果发现,在本试验控制条件下,p 掺杂的硅比n 的容易腐蚀,而且孔的分布也比较均匀.轮廓仪的分析表明,电化学方法形成的多孔硅表面和内部结构比较规则,而且深度比较大,可在MEMS技术中得到广泛应用.对试验中出现的龟裂现象进行了分析,认为这是由于孔内液体挥发产生的毛细应力多孔硅氧化过程中因晶格膨胀和易位形成的应力联合作用的结果.