多孔硅材料制备新方法及其发光性能和机理的研究

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1、摘蜚摘要多孔硅作为～种硅基纳米发光材料，Jlj_i具有与现有硅芯片集成容易、研制成本低以及发射光均匀、多色等优点而被国内外科学家广泛研究，现已成为20世纪90年代以来硅基纳米材料的主要代表。本论文分别采用化学一电化学二步刻蚀法(I以下简称二步法)和激光法两种方法制备多孔硅，并对其光致发光一盹能、表面和截面形貌、元素成分、表面键结构和相结构进行了测试和分析。研究发现，采用二步法可以制备出具有优越发光性能的多孔硅。与电化学阳极氧化法制备的多孔硅相比，二步法多孔硅具有发光强度更高、发光稳定性更强的优点，且发生了发光峰的蓝移。试验

2、结果表明，更高发光强度和更高发光稳定性的获得得益于si—Ag键的形成。同时，二步法多孔硅具有独特的结构，即多孔硅上顶着硅线的结构和“多孔硅线”的结构。多iL硅上顶着硅线的结构可能实现多孔硅的良好电接触，从而为设计下一代多孔硅器件提供了可能的途径。另一方面，“多孔硅线”结构因其含有更多的多孔硅而被预计会有更高的发光强度，从而使制备赢亮度多孔硅器件成为可能。采用一定功率密度的激光处理覆蕊有二氧化硅凝胶的多孔硅的方法，获得了在不影响其机械强度的前提下的多孔硅的蓝光发射。且该蓝光发射一旦获得，则其发光强度基本不再随激光功率密度变化

3、而变化。激光法多孔硅的蓝光发射是因为激光作用导致多孔硅表面形成了Si-C键和si—c一0键，而不是因为多孔硅中硅纳米晶的非晶化。关键词：多孔硅光致发光独特结构蓝光发射表面键～．．垒!!!竖垒!IABSTRACTAsasilicon-basedmaterialwithlight—emittingfunction，poroussiliconhasbeenwidelyresearchedbyscientistsalloftheworldandbecomesarepresentofsilicon—basednanometermat

4、erialsbecauseofitsmerits、suchaseasyintegratingwithsiliconchips，lowCOSt、severalcolorslightemittingetc．．Inthisresearch，poroussiliconwasobtainedbychemical—electrochemicaletching(“two-stepmethod”forshortJand“lasermethod”anditsphotoluminescenceproperties，surfaceandCROS

5、S—sectionmorphology,elementalcomposition，surfacebondstructure，phasestructureweremeasuredandanalyzed：Poroussiliconpreparedby“two—stepmethod”canemitstrongerandstablervisiblelightcomparedtoporoussiliconpreparedbyelectrochemicalanodization．Thereisalsoablueshiftintwo—s

6、tepporoussilicon．TestingresultsprovedthatthelightemissionwithhigherintensityandstabilityisduetotheformationofSi—Agbonds．Inaddition，two—stepporoussiliconmayovercomethedifficultyofefficientelectricalcontactbecauseofitnovelstructurewhichporoussiliconlayerspropupsomes

7、iliconwires．Thisstructuremaystimulatethedesignonthenextgenerationofsilicon—basedlightemi托ingdevices．While“poroussiliconwires'’canemitstrongerlightbecauseitcontainsmuchporoussilicon，thereforeitcanbeusedtopreparedeviceswithbetterlight—emissionproperties．Ontheotherha

8、nd，poroussiliconwithsilicagelcarlemitbluelightafterirradiatedbylaserwithgivenpowerdensity．Oncetheblue—lightemissionwasobtained，itwillnotchangewiththeinc