多孔硅的表面處理及其對光致發(fā)光性能的影響.pdf

1、多孔硅在室溫下可以發(fā)射很強的可見光，所以它在半導(dǎo)體照明和光電集成方面具有很大的應(yīng)用前景。但是當多孔硅存放在空氣中時，多孔硅的發(fā)光強度會逐漸減弱，于是多孔硅發(fā)光的不穩(wěn)定性成為多孔硅在應(yīng)用過程中最大的障礙。本文采用一系列新穎的表面處理方法，對多孔硅光致發(fā)光性能進行改善，處理后的多孔硅發(fā)光強度顯著增加。 本論文研究了不同活性的低能(800eV)離子輻照對多孔硅發(fā)光性能的影響。在氬離子輻照的情況下，輻照后的多孔硅光致發(fā)光(PL)發(fā)生猝熄

2、，而當把輻照之后的多孔硅存放在空氣中，PL會發(fā)生恢復(fù)，但最終恢復(fù)的強度低于原始多孔硅的發(fā)光強度。PL的猝熄是由于輻照使多孔硅表面產(chǎn)生了缺陷，這些缺陷作為非輻射復(fù)合中心使PL發(fā)生猝熄。PL的恢復(fù)與Si-H鍵的背鍵氧化有關(guān)；在氮離子輻照的情況下，PL性能的變化與氬離子輻照類似，但是PL恢復(fù)的強度強于原始多孔硅，這與輻照過程中形成的Si-N鍵有關(guān)；而在氧離子輻照的過程中，Si-H鍵被輻照的氧離子氧化，多孔硅表面形成一層欠氧的氧化層SiOx(1

3、＜x＜2)，多孔硅PL性能的變化與氬離子、氮離子輻照不同，這主要與氧化層中的氧缺陷有關(guān)。 存放環(huán)境對輻照后多孔硅的發(fā)光性能有很大影響，本論文從表面化學(xué)鍵的角度對該問題進行了研究。離子輻照后的多孔硅存放在水和乙醇溶液中，由于抑制了Si-H鍵的背鍵氧化，使多孔硅發(fā)光強度不能完全恢復(fù)。 本論文嘗試用退火的方法，在氮離子輻照前破壞多孔硅表面的Si-H鍵，希望為氮離子提供更多可以反應(yīng)的硅懸鍵。試驗結(jié)果表明，本文采用的退火工藝不能夠