多孔硅的形貌制备及其光致光性能的研究

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1、分类号Q纽UDC￡6l密级公珏编号!幽Slll2蜮@江薛大擎硕士学位论文多孔硅的形貌制备及其光致发光性能的研究RESEARCHONTHEMORPHOLOGYPREPARATIONOFPORoUSSILICoNANDITSPHoToLUMINESCENCEPRoPERTIES作者姓名奎亘佳指导教师毯堡凰量9麴撞申请学位级别亟±学科(专业)应用丝堂论文提交日期至Q】垒堡垒旦论文答辩日期至Q!垒生鱼旦学位授予单位和日期江苤太堂地l蝗6且答辩委员会主席差丝剑垂2014年6月评阅人独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中

2、已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：孝可伟20什年6月ID日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将

3、本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密d。学位论文作者签名：功ILi-年6月lD日瓦煳阳名c一雠啤礼巾巾们，教h剥)匕日．-．r江苏大学硕士学位论文摘要随着人们对多孔硅材料的研究，多孔硅在生物医学，太阳能电池，光子器件和传感器等领域得到了广泛的应用。以多孔硅为对象的相关研究为当今国际凝聚态物理和材料、化学、生物等研究领域中的热点。多孔硅在这些领域中的应用与它的孔隙率、形貌特征和光致发光性

4、能有关。因此，本论文重点研究多孔硅的形貌可控制备及其光致发光性能。本论文采用传统的电化学阳极腐蚀法制备多孔硅，通过失重法、扫描电子显微镜、原子力显微镜计算或表征多孔硅的孔隙率、孔径和膜厚，研究不同制备条件对多孔硅孔隙率、孔径和膜厚的影响；通过荧光光谱分析法研究不同制备条件对多孔硅光致发光性能的影响。研究并分析自然放置时间、硝酸处理、阴极还原处理和双氧水处理四种后处理对多孔硅光致发光及其稳定性能的影响。采用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪研究分析了多孔硅晶型结构和多孔硅的组成成分。通过研究发现：(1)随着腐蚀电流密度，腐蚀液浓度和腐蚀时间的变化，多孔硅的孔隙率都呈现先增大

5、后减小的趋势，孔隙率的最大值在70％．80％之间。随着腐蚀时间的增加，腐蚀电流密度的增强和腐蚀液浓度的变小，多孔硅的表面平均孔径均都有不同程度的增大，但增大的程度很小，多孔硅表面的平均孔径都在5．8niil之间，但多孔硅内部的孔洞尺寸可达到几十纳米。随着腐蚀电流密度的增强和腐蚀液浓度的增大，多孔硅的膜厚变化没有呈现出线性关系。随着腐蚀时间的增加，多孔硅的膜厚呈现出线性增厚，增长速度约为11．5nm／s。(2)在不同的腐蚀条件下制备的多孔硅有三个发光峰，分别位于425nln，486nlTl和530n／／1左右处。通过对不同腐蚀条件下制备的多孔硅发光性能的对比，得出最佳的制

6、备条件为腐蚀电流密度为30mA／cm2，腐蚀液浓度为HF：C2H50H=I：1，腐蚀时间为30min。(3)多孔硅样品后处理后，其光致发光强度和稳定性能得到改善。双氧水处理6h时，多孔硅样品的发光强度达到最强，是处理前样品强度的2倍。经硝酸处理后的多孔硅稳定性增强最为明显，稳定时间最长，可达215min。T多孔硅的形貌制备及其光致发光性能的研究(4)不同腐蚀时间和腐蚀电流密度下，多孑L硅样品的XRD的2p为69。附近，腐蚀时间和腐蚀电流密度对多孔硅的晶型结构没有影响。经XRD验证，随着腐蚀时间的增加，多孔硅的半峰宽变大，粒径变小。XPS分析可知：多孔硅在处理前后其元素种

7、类基本没有发生变化，含有O，C，F和Si元素，Si元素主要以Si．Si键的形式存在，另有Si．O键等价键存在，多孔硅样品中的Cu主要来自于阳极导体中的铜片，主要以Cu0的形式存在。关键词：多孔硅，孔隙率，形貌，光致发光，后处理II江苏大学硕士学位论文AbstractWithdepthandwidthofresearchingonporoussiliconmaterial，wehavewidelyuseditinmanyareas，suchasthebiomedicine，solarcells，photonicdevicesandsenso