多孔硅的制备与微结构分析

本文通过电化学阳极氧化方法制备了多孔硅,并对它的微观形貌和红外吸收光谱进行分析,结果表明多孔硅的微观结构与电流密度、腐蚀流配比有关。随着电流密度的升高,氢氟酸浓度的增大,多孔硅的微观结构将从“海绵”状转变成“树枝”状,随腐蚀时间延长,Ｓｉ－Ｈ键和Ｓｉ－Ｏ键明显地增强,这有利于改善发光。     

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。     

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。     

铁钝化多孔硅形成过程中的形貌演化和腐蚀机理

采用水热腐蚀技术制备的铁钝化多孔硅表面具有可调超结构。详细研究了铁钝化多孔硅水热制备过程中单晶硅片表面的形貌演化。结果表明,在水热腐蚀过程中,存在两种同时发生的腐蚀机制：即对缺陷的化学腐蚀和通过形成微电池所发生的电化学腐蚀。在腐蚀发生的初期,化学腐蚀占主导地位;随后电化学腐蚀逐步起主导作用并对铁钝化多孔硅表面超结构的最终形成起关键作用。还讨论了发生在徽电池中微型阳极和微型阴极上的化学反应。研究结果为实现铁钝化多孔硅表面形貌的人为控制提供理论指导。     

用于RF无源器件的氧化多孔硅隔离层技术

为了提高片上射频(RF)无源器件的性能,可以利用氧化多孔硅厚膜隔离硅衬底来降低硅衬底的高频损耗.通过采用Serenade SV建模对共面波导传输性能的分析,计算了不同厚度的氧化多孔硅隔离层硅衬底的损耗.结果表明氧化多孔硅(OPS)隔离层能够极大地降低硅衬底在高频条件下的损耗.实验制备过程中采用电化学阳极氧化法在n+衬底上制备了多孔硅厚膜,继而将孔隙度大于56%的多孔硅样品利用两步氧化法氧化为氧化多孔硅厚膜,有效地解决制备过程中的隆起失效和崩裂失效问题.测量了多孔硅的生长速率和氧化多孔硅的表面形貌.制作了一个氧化多孔硅隔离层上的5 nH的Cu平面电感,在2.4 GHz时电感的品质因数(Q值)超过了6.     

烷基化多孔硅的制备与表征

以p型单晶硅作为研究对象,采用电化学阳极氧化方法制备新鲜多孔硅以及与十二碳烯进行氢化硅烷化反应形成烷基化多孔硅,利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、荧光光谱仪等表征烷基化多孔硅的形态、组成、光致发光、耐碱性等.结果表明,新鲜多孔硅表面呈微米级长方形块状结构,含大量Si-Hx(x=1, 2, 3)键,而氢化硅烷化反应后其表面则变为岛状结构,且出现与烷基有关的C-H键伸缩振动峰;延长氢化硅烷化反应时间,所得多孔硅光致发光峰值强度增加,峰位蓝移,耐碱性有明显提高.     

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。     

脉冲电阳极腐蚀纳米多孔硅的蓝光发射

用直流叠加方波脉冲电流阳极腐蚀法制得了多孔硅（ＰＳ），样品经ＸｅＣｌ准分子激光器的３０８ｎｍ激光的激发，获得了中心波长为４６２ｎｍ，半高宽为１２６ｎｍ的蓝色光致发光（ＰＬ）谱、ＰＳ断透射电（ＴＥＭ）分析发现有ｎｍ量级的Ｓｉ原子团组成的一维量子线（柱）阵列的三维量子海棉结构，由此带来的量子约束和表面效应恰好说明了ＰＬ谱的实验结果。     

一种增强多孔硅光致发光稳定性的方法

以n型单晶硅为基底材料,采用电化学阳极氧化工艺和光化学氧化后处理工艺制备氧化多孔硅,利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、荧光光谱仪研究氧化多孔硅形成前后的表面形态、组成、光致发光、耐碱性的变化.结果表明:光化学氧化后处理使n型多孔硅表面岛状硅柱间沟槽变窄,结构中出现Si―O键(波数1 146 cm-1和1 140 cm-1)、OSi―H键(波数2 254 cm-1)振动峰,在碱性介质中具有一定的耐蚀性;空气中贮存50 d,氧化多孔硅光致发光强度下降缓慢,发光峰位置无明显变化,具有良好的光致发光特性.     

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。     

多孔硅材料的电致发光特性及多孔形成机理的研究

系统考察了衬底硅材料的掺杂类型，晶向，阳极氧化电流密度时间等工艺条件对多孔硅电致发光特性的影响，考察了其微观结构，实验表明，电流密度的增大或氧化时间的增长，使多孔硅的发光射谱“蓝移”，发光持续时间延长，当ＨＦ与乙醇的配比为１：１时，有较强的发光强度。     

多孔硅的电化学形成及微结构研究

采用自制的电解池用电化学腐蚀方法制备多孔硅，使用正交试验法设计阳极腐蚀参数。使用原子力显微镜研究多孔硅的微结构，分析并讨论了实验参数对多孔硅微结构的影响，确定了最佳制备工艺。     

多孔阳极氧化铝膜的制备工艺研究

以草酸为电解液研究了多孔阳极氧化铝膜的制备工艺，采用扫描电子显微镜对多孔氧化铝膜的形貌进行表征．分别讨论了阳极氧化电压和电解液温度对多孔阳极氧化铝膜的形貌及孔径的影响．实验结果表明，当氧化时间为8h时，氧化膜厚度达到最大值85μm．     

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...     

多孔硅及其分形特性研究

利用阳极氧化技术制备了多种多孔硅（ＰＳ）样品，测出其结构参数，并摄得相应的ＳＥＭ微观形貌图片．针对多孔硅的结构特点，确立相应的离散分形布朗随机增量（ＤＦＢＩＲ）场模型，应用图像处理方法，求出不同ＰＳ微观图像的分形参数．发现了ＰＳ结构参数和分形参数的内在联系与规律性，为ＰＳ的定量化研究提出了新的方法     

多孔硅光致发光的时间效应

讨论多孔硅制备时阳极化时间、样品在大气中的放置时间对多孔硅室温下光致发光光谱和红外吸收光谱的影响。并用量子线模型对结果进行了讨论。     

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。     

基于阳极腐蚀的多孔硅成长速度研究

提出基于阳极腐蚀的多孔硅的形成同时包含多孔硅的形成和电抛光体硅两部分组成。把电抛光体硅的电流密度Je与总的腐蚀电流密度J的比值定义为抛光因子α。推导出了多孔硅的成长速度与腐蚀电流密度、多孔度和抛光因子α之间的关系式。在实验误差的范围内，三组文献提供的实验数据验证了本文结论的正确性。     

发光的多孔硅材料

国家自然科学基金委员会材料与工程科学部于1993年3月29～31日在北京大学组织召开了首次“发光多孔硅材料”研讨会。北京大学、复旦大学、南京大学、浙江大学和中国科技大学等5个单位提供了22篇研究报告。在研讨会上,除进行了发光多孔硅材料的学术交流外,还就我国如何跟踪这一世界研究热点的发展战略进行了讨论。多孔硅能发射可见光,是近年来在国际上引起轰动的重大发现之一。所谓多孔硅,是一种把硅单晶作为阳极置于浓氢氟酸电解液中,通过电解,在硅片上形成的一层具有大量微孔的单晶硅薄膜。这种多孔硅早在1956年就有过报道,但那时不知道它能发光,后来被用做集