多孔硅的形成及可见光发射

多孔硅是晶体硅片在氢氟酸溶液中进行阳极氧化，在硅衬底上形成多孔态的硅材料。本文介绍了多孔硅的形成和结构形貌，对其光学性质和发光机制进行了扼要讨论，并介绍了当前多孔硅研究中的一些热点问题。     

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。     

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。     

多孔硅特性研究

采用连续变化的单色光作为激光光源，进行了多孔硅的退火研究，测量了多孔硅的光致发光谱，结果表明，其发光机理一是由量子限制效应所决定；另一种由Ｓｉ－Ｈ键所决定。     

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。     

氧化多孔硅的发光机制

利用阳极氧化法制备了5种光致发光峰位不同的多孔硅,对该系列样品于400℃氧化处理1,2,4,8min和24min．通过研究其光致发光谱、红外吸收谱和瞬态谱,证明氧化多孔硅的光致发光来源于氧化硅中的发光中心．     

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．     

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。     

多孔硅生长的三维Monte Carlo模拟

采用修正的逾渗模型，通过简单的三维Monte Carlo计算，模拟了多孔硅中孔形成的动力学过程。计算结果表明：长成的孔的形貌主要与衬底的掺杂浓度有关；在所有的强发光多孔硅的表面及体内都存在海绵状的多孔结构；孔度的最大值并不是在最外表面，而是在表面下的某个层区上；硅耗尽层的宽度取决于多孔硅的孔度，孔度越高，宽度越小；在高孔度多孔硅中，表面的孔度梯度是很大的，预期此特征正是决定多孔硅发光成功与失效的关键之一。     

HNO3处理多孔硅高效发光的研究

在实验室条件下对P型单晶硅片进行阳极电化学腐蚀制成多孔硅(Porous Silicon)样片,同时用适当配比的HNO3对多孔硅进行处理.比较了HNO3作用前后样片的光致发光(PL)谱,结果发现用HNO3处理的多孔硅的发光效率有显著提高.用XPS和SEM对样片测试的结果表明酸处理后样片表面形成Si-O结构,其表面平均孔径增大,而且分布更均匀.     

HNO3处理多孔硅高效发光的研究

在实验室条件下对P型单晶硅片进行阳极电化学腐蚀制成多孔硅（Porous Silicon）样片。同时用适当配比的HNO3对多孔硅进行处理。比较了HNO3作用前后样片的光致发光（PL）谱,结果发现用HNO3处理的多孔硅的发光效率有显著提高。用XPS和SEM对样片测试的结果表明：酸处理后样片表面形成Si-O结构,其表面平均孔径增大,而且分布更均匀。     

多孔硅的形成和发光

概述了多孔硅的制备方法,同时提出了对双槽法的改进方法。阐述了多孔硅的形成机理和发光机理的各种模型,同时对多孔硅的研究前景作了展望。     

孔隙率对氧化锌/多孔硅光致发光的影响

用电化学方法制备不同孔隙率的多孔硅,然后用脉冲激光沉积的方法,以多孔硅为衬底生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究多孔硅的孔隙率对ZnO薄膜的质量和光致发光谱的影响,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征ZnO薄膜的结构性质.结果表明,当多孔硅的孔隙率较大时,沉积的ZnO薄膜为非晶结构.沉积上ZnO薄膜之后,多孔硅的发光谱蓝移,由于ZnO薄膜缺陷较多,其深能级发光较强.ZnO的深能级发光与多孔硅的橙红光相叠加,得到了可见光区宽的光致发光带,呈现白光发射.     

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.     

多孔硅的电致发光操作模型研究

通过实验分别实现了固、液两种类型的多孔硅电致发光模型.根据液态下的化学反应,分析了"空穴消耗,电子注入"机制,解释了液态下电致发光的载流子产生和复合机制.利用固态模型的I-V特性曲线,分析了多孔硅发光二极管的载流子产生机制和发光机理.实验分析为进一步提高多孔硅电致发光效率,实现硅基光电集成打下基础.     

高阻硅掩膜选择性生长多孔硅阵列

介绍一种在低阻P型硅衬底上用氢离子注入技术形成局部高阻硅掩膜，用电化学腐蚀选择性生长多孔硅微阵列的工艺流程。结果证明，用高阻硅掩膜选择性生长多孔硅具有很好的掩蔽效果，生成的多孔硅阵列的有序性和完整性良好。     

纳米硅光致发光的研究

纳米硅光致发光的研究万明芳，魏希文何宇亮（大连理工大学物理系）（北京航空航天大学半晶态物理研究所）自从报道了多孔硅的光荧光（ＰＬ）以来，发光硅材料的研制以及硅材料发光特性的研究引起人们极大的关注．已经报道的两种发光的硅材料，即多孔硅和镶嵌在硅氧化物质...     

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.     

多孔硅的制备和光致发光

用阳极氧化方法制备了多孔硅样品，研究了样品在室温下受紫外光（３５５ｎｍ）激发的发光特性．发现随着阳极氧化电流密度和腐蚀时间的增加，发光峰呈蓝移。用ＫＯＨ溶液和水对多孔硅处理，发光光谱有明显变化。解释了有关发光现象。