用于光子晶体的多孔硅制备条件研究

利用扫描电镜观察了不同电压强度、腐蚀液浓度条件下制备的用于二维光子晶体的多孔硅的微观形貌。研究表明在恒压供电模式下更有利于硅基二维光子晶体的制备;随着腐蚀电压强度的增长,孔径和孔深都呈现增长的趋势,增长的幅度逐渐减小,腐蚀效率比的增长幅度也有逐渐变小的趋势;随着腐蚀溶液浓度的减小,腐蚀速率在降低,但腐蚀效率比在增大,虽然多孔硅的生长速度变慢,但是多孔硅的质量更好。     

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．     

多孔硅的发光机制与微结构

详细讨论了两种新的多孔硅发光机制理论（无序Ｓｉ网络结构和聚硅烷／氢化物发光）以及相应的实验支持。通过分析多孔硅的各种发光机制和多孔硅微结构研究，作者认为多孔硅不是仅有一种发光机制，不同的微结构和成分构成会产生不同的发光机制，其中量子限制效应和聚硅烷／氢化物发光是受到较多实验支持的，分别有微结构和成分决定的发光理论。     

多孔硅电致发光器件

目前关于多孔硅发光特性研究已成为材料科学中的一个新热点，以电致发光器件为主攻方向的有关多孔硅的可能应用在不断报道。本文就此介绍了目前多孔硅电致发光器件的研究现状并对多孔硅发光器件在应用上存在的问题和研究方向作了一些讨论。     

与硅平面工艺兼容的p~-/p~+型多孔硅的发光特性研究

ｐ－／ｐ＋型多孔硅电致发光器件对实现硅基光电子集成具有重要的意义，我们通过改变样品衬底的离子注入浓度和阳极氧化条件，在ｐ－／ｐ＋型单晶硅衬底上生长了不同的多孔硅样品后，在纯氧和稀氧氛围下对样品进行了８００℃高温退火处理．通过测量样品的光致发光谱，研究了样品衬底离子注入浓度，阳极氧化条件及后处理条件等对ｐ－／ｐ＋型多孔硅样品发光的影响，为研制与硅平面工艺兼容的多孔硅发光器件，提供了重要的参考设计参数和进一步改进工艺的依据     

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。     

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。     

多孔硅研究的回顾与展望

回顾了多孔硅的研究历史、制备方法、形成机理以及发光机理的研究现状,同时对多孔硅的发展作了展望．     

钝化多孔硅的光致发光

选用含有胺基的正丁胺 (CH3CH2 CH2 CH2 - NH2 )作碳源 ,采用射频辉光放电法制备碳膜对多孔硅进行碳膜钝化 ,其光致发光谱和存放实验表明 :正丁胺对多孔硅进行钝化是一种十分有效的多孔硅后处理途径 .研究了钝化多孔硅的光致发光谱随钝化温度和钝化时间的变化关系 ,其结果显示 :通过调节钝化条件可实现钝化多孔硅最大的发光效率和所需要的发光颜色     

多孔硅光致发光谱的多峰结构

基于多孔光致发光的量子限制效应模型,研究了多孔硅发光性质随温度的变化关系.结果表明:多孔硅光致发光谱呈多峰结构,这些分立的发光峰是由多孔硅的本征因素引起的.     

氢与氧及氮钝化对多孔硅光致发光的影响

对多孔硅在NH3和O2中进行后处理的结果表明,SiH(O3),SiH(SiO2）,SiH2(O2),Si(NH)2和Si3N4结构的产生是实验中多孔硅稳定性提高的原因。     

电化学脉冲腐蚀法制备窄峰发射的多孔硅微腔

用电化学脉冲腐蚀方法制备了多孔硅微腔 ,讨论了脉冲电化学腐蚀的参数——周期、占空比对多孔硅多层膜制备的影响 ,并用了以 HF酸扩散为基础的多孔硅动态腐蚀机理对实验结果进行解释 ,认为在用电化学脉冲腐蚀法制备多孔硅微腔的过程中 ,不但要考虑到 HF酸对硅的纵向电流腐蚀 ,也要考虑到 HF酸对多孔硅硅柱的横向浸泡腐蚀 .可通过选取合适的周期、占空比 ,使二者对多孔硅的作用达到适中 ,以制备出高质量的多孔硅多层膜和微腔 .并用正交实验法优化了制备多孔硅微腔的参数 ,根据优化的实验参数 ,制备出了发光峰半峰宽为 6 nm的多孔硅微腔     

扩Zn2+多孔硅的光致发光性能

用快扩散方式把Zn2 掺入到单晶硅中,再用阳极电化学腐蚀方法把样品腐蚀成多孔硅.利用荧光分光光度计测试了样品的光致发光特性,结果表明Zn2 的扩散增强了多孔硅的荧光发射,并分别利用扫描电镜和傅里叶变换红外光谱仪研究了多孔硅薄膜的表面形态和样品的红外吸收光谱.     

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。     

电解液浓度对双槽法腐蚀多孔硅的影响

设计了一种电化学双槽腐蚀装置,研究了不同电解液的浓度对制备多孔硅形貌和光学特性的影响.研究结果表明采用此装置制备的多孔硅孔洞均匀性好,并且随NaCl电解液浓度的增加,制备的多孔硅孔径呈减小的趋势,发光强度有所增强.     

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。     

Porous NIR Photoluminescent Silicon Nanocrystals‐POSS Composites

Near infrared photoluminescent porous silicon nanocrystals(ncSi)‐polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) polymer composites are synthesized using a combination of thermal hydrosilylation and polymerization between Vinyl‐POSS and hydrogen‐terminated silicon nanocrystals (ncSi:H). The synthesized materials are characterized by IR, powder X‐ray diffraction and solid‐state nuclear magnetic resonance (NMR) (¹³C and ²⁹Si). The results demonstrate that the hydrosilylation–polymerization reaction proceeded to create chemically crosslinked Vinyl‐POSS‐ncSi composites in which the integrity of the POSS cages is maintained intact. Scanning electron microscope (SEM) results demonstrate that morphology of these materials depends on the weight ratio of ncSi:H to Vinyl‐POSS. Brunauer–Emmett–Teller surface area analyses establish that the composites have high surface areas ranging from 290.5 to 1047.2 m² g^?1 and pore volumes from 0.64 to 1.17 cm³ g^?1. The pore sizes range from 6.08 to 3.54 nm and are dependent on the weight ratio of Vinyl‐POSS to ncSi:H. Photoluminescence spectroscopy shows that the absolute quantum yield of the nanocomposites is not affected by the weight ratio of ncSi:H to Vinyl‐POSS. Thermal gravimetric analysis results show that the POSS polymer composites with ncSi have lower thermal stability in nitrogen atmosphere as compared with the pure Vinyl‐POSS polymer. It is envisioned that future applications for these composites will likely be found in the fields of advanced materials, gas adsorption media, and biomedicine.