多孔硅的制备及其吸杂处理对电学性能的影响

多孔硅吸杂是减少晶体硅中杂质和缺陷,提高太阳能电池转换效率的有效方法。采用电化学腐蚀方法在单晶硅片上制备多孔硅,通过观察多孔硅的形貌、结构及单晶硅片的电阻率变化,研究不同电流密度制备的多孔硅对吸杂效果的影响,并从多孔硅的结构出发探究多孔硅吸杂的机理。结果表明,随电流密度增加,孔隙率明显增加,多孔硅在电流密度为100mA/cm2时,孔隙率最大;电流密度越大,多孔硅伴随所产生的弹性机械应力增加,晶格常数相应增加,这两个因素都有利于缺陷和金属杂质在多孔硅层-基底界面处迁移和富集,导致单晶硅吸杂后电阻率增大。     

多孔硅的电化学制备与研究

以电化学方法制备了多孔硅材料并通过表面轮廓测试仪、原子力显微镜、显微拉曼光谱仪等设备对制备多孔硅的孔隙率、厚度、表面形貌、以及热导率进行了表征.结果发现,本实验制备的多孔硅属于介孔硅(15～20nm),其孔隙率随腐蚀时间和腐蚀电流的变化有先增大后减小的趋势.增加多孔硅的厚度和孔隙率,可以使得多孔硅的热导率显著降低(最低可低至0.62W/m·K).     

热氧化多孔硅制备及其干涉特性研究

采用电化学阳极氧化法制备彩色薄层多孔硅,经高温热氧化处理后形成稳定的热氧化多孔硅.研究电化学制备条件对热氧化多孔硅的干涉效应和光学厚度的影响,分析热氧化处理前后多孔硅的稳定性.结果表明,在可见光波长范围内,所制备的热氧化多孔硅反射光谱出现一定规律性的干涉条纹,表现出明显的反射干涉现象;随阳极氧化时间、电流密度和HF浓度增大,热氧化多孔硅光学厚度呈增大趋势,当阳极氧化时间为30s、电流密度为520mA/cm2、v(HF):v(C2H5OH)为2:1～5:2时,制备的热氧化多孔硅干涉条纹均匀且光学厚度较大;热氧化处理后,多孔硅结构中的Si-Hx键被Si-O键所取代,其反射干涉特性非常稳定.     

纳米多孔硅的电化学制备及性能研究

纳米多孔硅是一种潜在的化学和生物传感材料,本文采用电化学腐蚀法制备纳米多孔硅。采用SEM技术分析多孔硅的表面形貌,研究了腐蚀条件对多孔硅的孔隙率、厚度、I-V特性的影响。结果表明,多孔硅的孔隙率随着腐蚀电流密度和腐蚀时间的增加而呈线性增大趋势;其厚度随着腐蚀电流密度的增加而近似呈线性增大趋势,随腐蚀时间的成倍增加而显著增大;其I-V特性表现出非整流的欧姆接触。     

多孔硅层孔隙率对其热绝缘性能的影响

研究了多孔硅层孔隙率对其热绝缘性能的影响机制.以P 型硅片为基底,通过双槽电化学腐蚀法制备多孔硅.采用微拉曼光谱法对多孔硅的热导系数进行了测量,结果表明,多孔硅的热导系数随其孔隙率的增大而明显下降,实验中热导系数最低可达到0.624W/(m·K),从而通过降低热导系数使多孔硅的绝热性能得到了增强.     

钴钝化多孔硅的制备及其场发射特性研究

采用化学染色腐蚀法在Co(NO3)2 和HF酸组成的腐蚀液中制备了钴钝化多孔硅,其表面形貌由垂直于表面分布的尺度为0.5~1.5μm 的硅尖组成,部分硅尖顶端还有0.1~0.5μm的圆形孔洞,硅尖的面密度约为1.0×108 个/cm2,多孔硅层厚度约为2μm。XPS分析结果表明,钴原子仅存在于多孔硅表面非常薄的一层内。其场发射具有较好的可靠性和可重复性,开启场强一般为2.3V/μm 左右,场强为5.4V/μm时,亮点均匀而且密集,发射电流密度达到30μA/cm2 左右。     

适用于微型燃料电池扩散层的多孔硅的可控制备工艺研究

多孔硅以其多孔结构及大的表面体积比等特点被认为是可在基于MEMS技术的微型燃料电池中代替碳 纸、碳布作为扩散层的材料. 本文考虑传统碳纸、碳布作为扩散层的要求, 并结合多孔硅材料的特点, 选用n<100>(0.04～0.15 Ω·cm)单晶硅进行了多孔硅制备工艺的研究; 考察了腐蚀液的浓度、电流密度和氧化处理时间对多孔硅的孔隙率、孔深度及氧化速率 的影响, 实现了多孔硅的可控制备. 孔隙率为40%、孔径为350～700nm、厚度为60μm的多孔硅膜电极经循环伏安测定, 在0.5mol/L H₂SO₄溶液中, 表现出与碳纸相近的电活性, 显示了潜在的应用价值.     

直流电化学腐蚀法制备多孔硅的表面形貌研究

采用正交实验，直流电化学腐蚀法制备多孔硅。用原子力显微镜对表面进行观察，研究电化学腐蚀参数对其表面形貌的影响。氢氟酸浓度（CHF）升高，使临界电流密度（JPS）增大，有利于多孔硅的形成。电流密度（J）增大，多孔硅的孔隙率和孔径随之变大，而其纳米粒径将变小。腐蚀时间（t）越长，孔径越大，孔越深。     

电化学阳极氧化条件对多孔硅及其光催化性能的影响研究

在HF/乙醇电解液中,采用恒电压电化学阳极氧化法,将P型硅片制备成了多孔硅催化剂。以甲基橙模拟废水为目标物,分析了电化学阳极氧化条件对多孔硅光催化甲基橙脱色率的影响。结果表明:随着HF浓度、阳极氧化时间、电流密度和光照时间的增加,甲基橙的脱色率逐渐增大。当V(HF)∶V(乙醇)=1∶1、阳极氧化时间为30min、电流密度为10mA/cm2以及光照时间为60min时,对甲基橙废水的脱色率较好。用十二烷基苯磺酸钠修饰的多孔硅对甲基橙废水有更高的脱色率。同直接催化相比,光催化甲基橙废水的脱色率提高到45.32%。同时对多孔硅表面形貌进行了表征。     

阳极氧化电流密度和时间对多孔硅形貌和电子发射特性的影响

为了应用于场发射显示器,采用电化学阳极氧化,快速热氧化和磁控溅射等方法制备出了金属/多孔硅/硅基底/金属结构的多孔硅电子发射体,并运用扫描电子显微镜观察了多孔硅的微观形貌,结果发现多孔硅的孔径随着电化学阳极氧化电流密度的增加而增加,多孔硅层的厚度随着阳极氧化电流密度和时间乘积的增加而增加。在真空系统中测量了多孔硅的电子发射特性,电子发射的阈值电压Vth随着多孔硅层厚度的增加而增加;最大的发射效率η为7.5‰,此效率出现在孔径6~16 nm,多孔硅层厚度为11.06μm的样品中,对应的器件电压Vps为30V。