多孔硅研究的发展

多年来．人们对多孔硅的制备方法、微结构特征及其化学成分、发光特性以及发光机制等方面做了深入的研究和探讨．文章对这几个方面的研究工作做了介绍．并对目前的研究状况和应用研究中存在的问题进行了分析。制备出均匀性好、发光效率高、性质稳定、机械强度较高的多孔硅是促进其实用化进程的基本途径。人们对多孔硅进行大量研究的目的主要在于获得硅发光集成装置．另外多孔硅的应用研究也体现在光电子器件、光学器件和传感器件3个方面。多孔硅在微电子学、晶片机械加工、生物工艺学等领域也具有潜在的应用价值．     

用脉冲腐蚀制备发光多孔硅

采用脉冲腐蚀方法，研究多孔硅的动态腐蚀过程，测定了动态电流和时间的关系，提出并讨论了动态腐蚀机理．用脉冲腐蚀制备得到发光多孔硅，与直流腐蚀相比较，脉冲腐蚀能得到均匀性更好、发光更强的多孔硅，而且ＰＬ峰位有一定的蓝移，我们认为脉冲腐蚀是一种更优秀的制备方法，并对此作了初步的讨论．     

双槽电化学腐蚀法制备多孔硅的研究

论述了多孔硅的特点和制备方法,简单介绍双槽电化学腐蚀法的特点,并采用双槽电化学腐蚀法成功制备了多孔硅。多孔硅的扫描电镜(SEM)照片表明,孔径尺寸小,均匀性好,腐蚀结构规则。实验结果表明,衬底导电类型影响着多孔硅的制备条件。     

应用于MEMS的多孔硅的制备方法研究

采用化学腐蚀法、单槽电化学腐蚀法和双槽电化学腐蚀法来进行多孔硅的制备,通过对比这三种方法所制备多孔硅的表面形貌特征,发现双槽电化学腐蚀法与其它两种方法相比,具有孔径尺寸小(可达5~10 nm)、均匀性好、腐蚀深度大(可达几百nm)等优点,其制备的多孔硅更符合在MEMS中应用的要求。最后对双槽电化学腐蚀法中腐蚀时间及电流密度对腐蚀速率的影响进行了研究。     

一维纳米硅光子晶体的制备与优化

采用双槽电化学腐蚀法制备了纳米多孔硅,主要研究了腐蚀时间和腐蚀电流对重掺杂p型(100)硅衬底上制备的多孔硅层有效光学厚度的影响,采用U-4100光谱仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)技术对所制备的多孔硅光子晶体的结构和有效光学厚度进行了分析表征。研究结果表明,通过合理地选择腐蚀时间和腐蚀电流,可以比较精确地制备特定有效光学厚度的多孔硅薄膜,此方法可广泛应用于纳米多孔硅光子晶体的制备中。     

多孔硅制备中醇对形貌的影响

实验研究了无光照情况下多孔硅制备中不同单羟基正醇对形貌的影响。实验结果表明,随着醇碳链的增长,多孔硅孔密度减小,枝杈变长,枝杈的尖端变得尖锐。在孔的生长过程中,十字枝杈首先沿着晶格方向快速生长,然后晶格方向的生长速率减小,而非晶格方向则持续生长直到空穴耗尽。本实验增进了对硅溶解动力学中醇作用机理的理解。     

多孔硅的可见光谱发光现象及其应用前景

在可见光谱内,多孔硅的发光现象及其广阔的应用前景激发了人们对这种潜在光电子学材料的巨大研究兴趣。本文介绍了多孔硅的结构、制备方法和形成原理,着重从纳米结构量子尺寸效应的角度,讨论了多孔硅的能带展宽现象和可见光的发射机制,并评述了这种材料在实际应用中的重要价值与原型器件的发展状况。     

双槽电化学腐蚀法制备多孔硅的孔隙率研究

采用双槽电化学腐蚀法制备多孔硅,主要研究了腐蚀条件及硅基体掺杂浓度对多孔硅孔隙率的影响,并且结合原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)技术对所制备的多孔硅的表面形貌和断面形貌进行了分析表征。研究发现,通过合理的选择工艺参数,可以制备具有特定孔隙率的多孔硅薄膜,可广泛的应用于微电子机械系统(MEMS)技术中。     

硼离子选择注入制备多孔硅微阵列

根据p型硅和n型硅不同的制备多孔硅的工艺条件,利用硼离子选择注入,在n型硅片上的局部微区域,形成易于腐蚀的p型硅,用电化学腐蚀方法制备出图形化的多孔硅阵列.省去了传统掩膜腐蚀工艺的掩膜材料的选取与制备以及后道工艺中掩膜材料的清除等工艺,克服了掩膜材料掩蔽效果较差以及存在横向钻蚀等缺点.通过AFM,SEM测试,证明该方法的效果很好.     

微传感器制备中多孔硅牺牲层技术的研究

采用双槽电化学腐蚀法成功的制备了多孔硅,从多孔硅的SEM照片中发现,孔径尺寸小,均匀性好,腐蚀深度大(超过100μm),在极稀的弱碱溶液中就可以得到去除,然后对双槽化学腐蚀法中腐蚀时间及电流对腐蚀速率的影响进行了研究,最后进一步探讨了多孔硅外貌与硅衬底晶向之间的关系。     

硼离子选择注入制备多孔硅微阵列

根据 p型硅和 n型硅不同的制备多孔硅的工艺条件 ,利用硼离子选择注入 ,在 n型硅片上的局部微区域 ,形成易于腐蚀的 p型硅 ,用电化学腐蚀方法制备出图形化的多孔硅阵列 .省去了传统掩膜腐蚀工艺的掩膜材料的选取与制备以及后道工艺中掩膜材料的清除等工艺 ,克服了掩膜材料掩蔽效果较差以及存在横向钻蚀等缺点 .通过 AFM,SEM测试 ,证明该方法的效果很好     

Humidity‐Compensating Sensor for Volatile Organic Compounds Using Stacked Porous Silicon Photonic Crystals

One‐dimensional photonic crystals constructed from multilayered stacks of porous Si are used as sensors for gas‐phase volatile organic compounds (VOCs). The ability of a double‐stack structure to provide compensation for drift due to changing relative humidity (RH) is investigated. In this approach, two separate photonic crystals (dielectric stacks) are etched into a crystalline Si substrate, one on top of the other. The top stack is chemically modified to be hydrophobic (by hydrosilylation with dodecene) and the bottom stack is made hydrophilic (by hydrosilylation with undecylenic acid). It is shown that the optical spectrum of the double‐stack structure provides an effective means to discriminate VOCs from water vapor. In this approach, shifts in the peak frequencies from both photonic crystals are measured simultaneously. Because the two stacks respond differently to water and to VOC, the effect of changing humidity can be nulled by calculating the weighted difference between the two peak frequencies. Reliable determination of the concentration of VOC vapor in nitrogen over a range of RH values (25% < RH < 75%) is demonstrated. The ability of the double‐stack structure to discriminate between water vapor and VOCs is quantified for four different VOCs: toluene, dimethyl methylphosphonate (DMMP), heptane, and ethanol.     

多孔硅在多晶Si太阳电池中的应用研究

采用化学腐蚀法分别在单晶Si和多晶Si上制备了多孔Si。对室温下HF、HNO3的不同配比进行了实验比较,用显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔Si的表面形貌,用紫外激发观察了它的荧光光谱并用反射光谱测试结果研究了多孔Si的光学特性。采用一步多孔Si法制备了1cm×1cm的单晶和多晶Si电池,比较了制备多孔Si前后电池的各项性能参数。实验表明:多孔Si对于提高单晶Si和多晶Si电池的电学特性都有重要作用。     

多孔硅制备方法新进展及在微传感器中的应用

对近几年国内外出现的几种多孔硅制备方法和装置．特别是电化学方法如旋转电解槽法、电偶电流法和双电解槽法进行了详细的介绍，并对它们各自的优缺点进行比较和分析，认为电化学刻蚀技术因为其特殊的优势，将在以后的发展中得到更广泛的应用。多孔硅由于其独特的物理、化学和光学性能及技术优势，已经在微传感器领域得到广泛的应用。     

多孔硅内部残余应力的研究

多孔硅在形成过程中由于内部产生巨大的拉伸应力，在裂纹的中心部位拉伸应力可达到o．92GPa，导致在硅晶体内部较脆弱的部位(如晶界附近)形成微裂纹，多孔硅沿着硅表面缺陷和裂纹区生长．随着刻蚀时间的增加，多孔硅孔隙率增加，拉伸应力进一步增加．正是由于这种残余应力的存在导致了多孔硅发生龟裂现象．