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1、第28卷第2期现代化工Feb.20082008年2月ModernChemicalIndustry·29·多孔硅发光材料研究进展111211宋晓岚,徐大余,张晓伟,屈一新,喻振新,邱冠周(1.中南大学资源加工与生物工程学院无机材料系,湖南长沙410083;2.北京化工大学化学工程学院,北京100029)摘要:综述了多孔硅的制备方法、形成机理和多孔硅的光致发光机制,以及为改善多孔硅的发光特性而采取的一些措施,最后概述了多孔硅发光材料的应用。关键词:多孔硅;光致发光;机理;复合;应用中图分类号:TN304
2、.1文献标识码:A文章编号:0253-4320(2008)02-0029-05Newresearchprogressinporoussiliconluminescentmaterials111211SONGXiao2lan,XUDa2yu,ZHANGXiao2wei,QUYi2xin,YUZhen2xin,QIUGuan2zhou(1.DepartmentofInorganicMaterials,SchoolofResourcesProcessingandBioengineering,Central
3、SouthUniversity,Changsha410083,China;2.CollegeofChemicalEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Inthispaper,thepreparationmethods,formationandphotoluminescencemechanismsofporoussiliconarereviewed,andthelatestresea
4、rchfruitsinpromotingluminescencepropertiesarepresented.Finally,theapplicationofporoussiliconindevelopingoptoelectronicintegrationandotherfieldsisdiscussed.Keywords:poroussilicon;photoluminescence;mechanism;composition;application随着信息技术的发展,对信息的传递速度、存储1多
5、孔硅的制备能力、处理功能提出了更高要求,为此实现硅基光电集成成为人们追求的目标。目前发光器件主要采用111电化学腐蚀法GaAs和InP等Ⅲ、Ⅴ族化合物半导体材料,它们是电化学腐蚀法是多孔硅制备中使用最早也最为直接带隙的半导体,发光效率高。但是GaAs等Ⅲ、广泛的一种。在该方法中使用铂电极或石墨作为阴Ⅴ族化合物的化学和物理特性与硅大不相同,与硅极、单晶硅片作为阳极,在HF溶液中进行电化学腐集成工艺也无法兼容。为了能实现在同一块硅片上蚀。有恒电流模式和恒电压模式2种,一般多采用集成电子器件和发光器件,研
6、制硅基发光材料和器恒电流模式,因为恒电流模式能够更好地控制PS的件成为21世纪科学家需要解决的一项重要任务。厚度和孔隙度,重复性好。使用的电解池类型分单1990年,英国皇家信号与雷达研究所(RSRE)的电槽和双电槽,不同的电解槽和电极设计可产生不[1]Canham等首先报道了用简单阳极腐蚀工艺制备同分布和均匀性的PS。使用双电槽装置是把2个的多孔硅(PS)室温下在近红外和可见光区有着强烈Pt电极分别插入2个电解池中,中间用硅片隔开,在的荧光发射现象。多孔硅的光致发光现象打破了单这一设计中,电解液接触
7、背面而不需硅晶片金属化,晶硅难以实现高效率发光的禁锢,预示着用单晶硅这种方法形成的PS比使用背面蒸铝欧姆接触的单制备发光器件进而实现全硅光电子集成的美好前电槽法要均匀,而且操作简便。[2][3]景。1996年,Hirschman等集多孔硅发光管和硅PS孔径和形貌取决于硅片掺杂类型、掺杂浓度[4]平面晶体管于一体,制成了一个光电子集成发光阵和与阳极极化有关的所有因素。在相同的阳极极列,这是多孔硅光电子集成的首例,是一个重大突化条件下,PS孔径在很宽的范围内随掺杂类型和掺破,表明多孔硅光电子集成的可行性
8、。经历了10余杂浓度而变化,从1nm到约10μm跨越几个数量1518年的多孔硅光发射研究,人们无论在基础研究方面级。在中等掺杂(10～10)的p-Si上形成的PS有19还是在潜在的器件应用方面都取得了很大的进步。极细微的孔,多在1～10nm;对重掺杂(>10)的++p-Si和n-Si,孔径在10～100nm;n-Si的孔径范收稿日期:2007-11-15基金项目:科技部国际科技合作资助项目(2005DFBA028),教育部大学生创新性实验计划资助项目(LA07023)
