无酸水热法制备多孔硅及其PⅢ表面改性

采用无酸水热法,制备了多孔硅材料.使用扫描电子显微镜、原子力显微镜等手段观察了样品表面形貌,比较了在不同氧化铋刻蚀剂量下得到的多孔硅结构,发现随着刻蚀剂浓度的增加,平均孔径尺寸变大,且孔径分布趋于离散.使用等离子浸没注入技术,对多孔硅样品进行了表面注氮处理.室温荧光光谱研究发现处理后的样品的光谱峰位产生了蓝移,根据X光电子能谱仪检测的结果发现样品表面形成了Si-NxOy相,这一物相的出现导致了光谱的蓝移.     

多孔硅光电导特性研究

多孔硅材料具有较强的可见光光电导效应，本文采用阳极氧化工艺制作了Al/PS/Si/Al的结构样品，给出了由不同工艺制备的样品的光电导响应曲线及其峰值。结果表明：多孔硅禁带宽度在1.9eV左右，大于Si的禁带宽度1.12eV，这与多孔硅的发光现象和能带展宽理论相一致。     

多孔硅制备工艺的研究

多孔硅的发光性能与其制备工艺密切相关，本文着重讨论了阳极氧化技术、表面再处理、硅衬底的电学性质等因素对多孔硅质量的影响，给出了合适的工艺条件。     

电化学阳极氧化制备多孔硅及其发光性能研究

利用电化学阳极氧化法,通过控制电流密度和电解液的成分,在p型(100)硅衬底上制备了大孔的多孔硅结构,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外荧光光度计研究了不同条件下制备的多孔硅样品的行貌特征、结构和发光性能。在此基础上进一步考察了对多孔硅样品进行氢氟酸浸泡刻蚀和阴极氢饱和处理对其发光性能的影响。讨论了后处理对多孔硅发光性能影响的机理。     

多孔硅微结构与场发射性能研究

采用阳极氧化及阴极还原表面处理技术制备性能稳定的纳米多孔硅薄膜.用原子力显微镜(AFM)表征多孔硅的表面形貌,用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔硅的横截面结构.采用场发射测试装置研究了阳极氧化腐蚀时间及等离子表面处理对多孔硅场发射性能影响.结果表明,阳极氧化腐蚀时间越长,所得多孔硅场发射性能越好,相对应的开启电压越低,电流密度越大;等离子处理可有效提高场发射性能,等离子处理后的多孔硅薄膜作为阴极发射材料具有极大的潜能.     

多孔硅的电致发光

采用横向阳极氧化技术在n型单晶硅衬底上制备多孔硅,室温下光荧光谱峰值位于688nm;表面蒸铝形成铝/多孔硅/硅的类肖特基结构,并观察到采用这种方法生长的多孔硅样品的室温电致发光。铝/多孔硅结具有良好的整流特性,在-10V内反向漏电流小于50nA,理想因子为7。室温电致发光的阈值电流为8.5mA,发光强度随正向电流的增加而加强。     

纳米多孔硅的场致电子发射性能研究

对采用阳极氧化法及阴极还原表面处理技术制备的性能稳定的纳米多孔硅,用原子力显微镜(AFM)表征了其微观结构,多孔硅颗粒粒径在30 nm左右.室温条件下测试了多孔硅场电子发射的特性,结果表明,多孔硅具有很好的场致发光性能,在5 V/μm的电场下就可以产生场发射电流.多孔硅的开启电压在1 000 V左右,发射电流随着电压的增大而不断增大,发射电压在2 000 V以上.

Abstract：

Nanoscale porous silicon (PS) was prepared by anodic oxidation, cathode reduction and surface treatment technique. The porous silicon particles with the average diameter of about 30 nm were obtained by characterizing their microstructure with atomic force microscope (AFM). Electron field emission characteristics of porous silicon were investigated at room temperature. The resuhs demonstrate that porous silicon has favorable electroluminescence properties, and the field emission current can be generated only under the electric field of 5 V/ μm. And the turn - on voltage is about 1 000 V. With the increase of the offered voltage, the emission current is enhanced and the emission voltage is over 2 000 V.     

多孔硅的形成与光致发光谱

介绍了用阳极氧化腐蚀形成多孔硅的工艺，并分析了它的微结构，实验测定了多孔硅光致发光谱（ＰＬ），由ＰＬ谱的峰值位于可见光区，不同于Ｓｉ的带隙能量；用纳米量子限制效应（Ｑ－ＣＥ），解释了多孔硅中进入量子线中电子和空穴能量增量为ΔＥｃ和ΔＥｖ，于是多了孔硅有效带宽成为Ｅ＝Ｅ。＋ΔＥ。而Ｅ。是Ｓｉ的带宽为ｌ．０８ｅＶ，ΔＥｃ和上ΔＥｖ分别为ｈ２／４ｍｅｑ２和ｈ２／４ｍｈｑ２，由此计算与实验结果一致。     

阳极氧化条件对多孔硅冷阴极场发射特性的影响

研究了多孔硅的制备条件对多孔硅冷阴极场发射特性的影响,实验表明多孔硅的制备条件如电解电流密度、电解时间等多孔硅冷阴极的场发射特性有较大的影响。     

硅基材料高效发光——多孔硅电致发光的研究

本文介绍了多孔硅（ＰＳ）二次阳极氧化（Ａ０）过程中的电致发光现象，所设计的Ｍ／ＰＳ／Ｓｉ／Ｍ肖特基结构的二极管也观察到了电致发光，本文还对它们的发光机理做了粗略地讨论。并提出要使多孔硅电致发光器件实用化，还有许多问题有待进一步解决。     

多孔硅的应用研究进展

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致发光、电致发光等特性,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．扼要论述了多孔硅在绝缘材料、敏感元件及传感器、照明材料及太阳能电池、光电器件以及作为合成其它材料的模板等多个领域内的应用进展情况,并对其发展前景作了展望。     

多孔硅中八羟基吡啉铝的光致发光

通过两种方法将有机小分子八羟基喹啉铝（Alq3)嵌入到用阳极腐蚀法制备的多孔硅中。一是浸泡法,将新鲜的多孔硅浸泡于Alq3的氯仿溶液中,通过物理吸附使Alq3嵌入到多孔硅的纳米孔中;二是反应法,先将多孔硅浸泡于硫酸铝的水溶液中,再在其中加入八羟基喹啉的甲醇溶液,使它们在多孔硅的纳米孔中反应产生Alq3。两种方法得到的Alq3的光致发光光谱均较硅片上蒸镀的Alq3的光致发光光谱有所蓝移,半高宽有所减小。反应法比浸泡法得到的光致发光强得多。     

新型湿法氧化对多孔硅发光强度的影响

在适当条件下氧化多孔硅是提高多孔硅发光强度的良好途径。首次采用含CH3CSNH2的HF酸水溶液作为氧化剂对初始多孔硅进行了湿法阳极氧化,大大改善了多孔硅的发光强度,并研究了氧化电流密度、氧化温度、氧化时间等一系列因素对氧化多孔硅光致发光强度的影响。实验发现,在电流密度1mA/cm^2,氧化液温度60℃,氧化时间为10min的条件下,可以获得最强光致发光;在此最优条件下得到的氧化样品较初始样品发光增强了18倍。     

纳米硅颗粒在多孔氧化铝中的光致荧光特性

采用阳极氧化方法制备了多孔硅（Ps），经过超声波充分粉碎PS层得到分散的si纳米颗粒（n-Si），利用高速离心旋转方法将n-si镶嵌到多孔氧化铝（Al2O3）模板中，得到nSi／Al2O3。复合体系。研究了PS、分散的n-Si和n-Si／Al2O3。的荧光（PL）光谱性质，观察到n-Si极强的蓝紫光发射。结果表明，在Al2O3模板中的n-Si，比起PS和丙酮中的发光峰值波长向短波方向“蓝移”，而且半峰全宽（FWHM）也相对变窄。实验现象表明，量子限制效应（QCE）对样品的PL性质有苇要作用，并用QCE对样品的发光“蓝移”现象进行了解释。     

铜掺杂多孔硅的光致发光及其载流子的复合过程

采用浸泡镀敷的方法在多孔硅表面形成了一镀铜层,通过对掺铜前后多孔硅的光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱的研究,讨论了铜在多孔硅表面的吸附对其光致发光的影响。实验表明,掺铜多孔硅的光致发光谱出现两个发光带,其中能量较低的发光带随主发光带变化,并使多孔硅的发光峰位蓝移。多孔硅发光峰位的蓝移,是由于在发生金属淀积的同时伴随着多孔硅表面Si的氧化过程(纳米Si氧化为SiO2)的缘故。     

氧化多孔硅周期性波导光栅耦合器的实验研究

报道了用两束相干激光在HF溶液中的多孔Si(PS)表面上干涉形成光强周期分布,通过光溶解得到了孔隙率周期变化的结构,从而制备出氧化PS周期性波导光栅。实现了辐射模与波导中传输模之间的耦合,并由外部入射光波或衍射光的方向确定了波导层的有效折射率。     

O3有效钝化多孔硅的研究

开发了用O3氧化钝化多孔Si（PS）的实用工艺方法。O3的基本作用是对Si-Hx和Si悬挂键（DB）的充分氧化，经过随后158d贮存的老化实验，得到了表面Si—H，键完全被Si-O3膜和Si-烷基膜所替代并覆盖的PS，其光致发光（PL）强度达到稳定的增强，这归因于PS纳米晶粒的表面势垒高度的提高以及量子效率的提高。     

多孔硅形貌的观测与生长机理分析

本文在实验基础上，对于多孔硅的形成形貌学进行了研究，用日立Ｓ－７５０型扫描电镜观测了不同条件下生长的多孔硅的正面和侧面孔的形貌。对得到的实验结果进行了较为详细的分析，为进一步研究多孔硅在半导体器件方面的应用提供了一定的基础 。     

多孔硅与有机发光材料复合的光电特性

用旋涂法实现了多孔硅(PS)与有机发光材料聚乙烯咔唑(PVK)和八羟基喹啉(Alq3)的复合，研究了PS／(PVK，Alq3)复合体系的光学性能和电学性能。PL谱的测试发现，PS／PVK复合体系的PL同时具有PS和PVK的峰；在485nm的位置出现了1个新峰，讨论了这个峰的来源。研究了n型单晶Si制备的PS与PVK复合(n-PS／p-PVK)和P型单晶Si制备的Alq3复合(p-PS／n-Alq3)后的}y特性。测试表明，这两个复合体系的I-V曲线都显示了良好的整流特性。结果表明，PS／(PVK，Alq3)复合体系适合用来制备PS基的发光二极管。最后借助无机半导体的能带理论对此进行了分析。     

多孔硅的不稳定性对太阳电池的影响

研究了多孔硅（PS）的特性及其在太阳电池上的应用,并对PS太阳电池性能以及由于PS的不稳定性对电池产生的影响进行了研究。实验表明,将PS的光致发光（PL）以及减反射特性应用于太阳电池能有效提高电池的效率,同比提高了T83．89％,效率为14．73％,但其不稳定性对电池效率的影响较为明显。