多孔硅的制備及其光致發(fā)光性能研究.pdf

1、硅基發(fā)光材料是近年迅速發(fā)展起來的一類新型光電信息材料。多孔硅(PS)由于其在室溫下具有很強(qiáng)的發(fā)光性能，而受到科研界的普遍關(guān)注，一旦其能夠?qū)崿F(xiàn)高效且穩(wěn)定的光致發(fā)光和電致發(fā)光，將有望在硅基光電子集成技術(shù)中發(fā)揮重要作用。 本文采用傳統(tǒng)的電化學(xué)陽極腐蝕法制備p型多孔硅(p-PS)，研究了室溫下PS在200～700nm范圍內(nèi)3D熒光光譜，得到了PS在可見區(qū)的熒光峰位。系統(tǒng)研究了陽極腐蝕條件(腐蝕時(shí)間、氫氟酸濃度、電流密度以及p型硅片的摻雜

2、濃度)對PS室溫可見區(qū)光致發(fā)光性能和形成PS孔徑特點(diǎn)的影響。結(jié)果表明，腐蝕時(shí)間和電流密度的增加以及HF濃度和摻雜濃度的減小，都能引起PS的PL峰位藍(lán)移，而PS發(fā)光強(qiáng)度的變化則較為復(fù)雜，并根據(jù)量子限制效應(yīng)和PS的形成機(jī)制對此進(jìn)行了解釋。 有別于常見的陽極腐蝕加光照協(xié)助的方法制備n型多孔硅(n-PS)，本文采用基于霍爾效應(yīng)的辦法在n型硅襯底上腐蝕制備n-PS，并對所制得的n-PS發(fā)光性能和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明基于霍爾效應(yīng)制備的

3、n-PS具有很強(qiáng)的發(fā)光性能，且隨著外部磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加，形成PS孔隙率增大且PS層變厚，磁場作用明顯增強(qiáng)PS的發(fā)光效率。此外，還應(yīng)用了數(shù)字圖像處理與分析技術(shù)，探討了一種基于SEM照片計(jì)算多孔硅樣品孔徑分布和面孔隙率的新方法，其所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果相近。 在PS上采用電化學(xué)陰極沉積金屬Ag，力圖形成比Si-H終止鍵更穩(wěn)定的化學(xué)鍵Si-Ag，鈍化其表面，來改善多孔硅的發(fā)光性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沉積電流密度和PS表面親、疏水性對沉積A