激发波长对多孔硅荧光特性的影响

用荧光光谱仪测量了多孔硅样品的任一给定点的荧光特性与激发波长的依赖关系, 发现当激发波长从650 nm变到340 nm时,该点的荧光谱峰位从780 nm连续蓝移到490 nm。用扫描电子显微镜(SEM)对多孔硅的截面进行了分析,结果显示多孔硅具有分形特性,这同作者的计算机模拟结果一致。结合多孔硅样品的激发光谱测量结果,多孔硅的荧光特性随激发波长改变的现象可以归因于多孔硅的分形结构以及量子尺寸效应。     

多孔硅的分形结构及其荧光特性

用扫描电子显微镜(SEM)对多孔硅的结构进行了分析.结果显示多孔硅具有分形特性,同计算机模拟结果一致;用荧光光谱仪,研究了多孔硅的荧光特性与激发波长的依赖关系.激发光谱测量结果发现,当激发波长从650 nm变到340 nm时,荧光谱峰位从红端780 nm连续蓝移到500 nm.综合分析说明：正是由于多孔硅的分形微结构以及量子限制效应,导致了多孔硅的荧光特性随激发波长改变的物理现象.     

蓝光发射和红光发射多孔硅的XPS分析

绿色发光多孔硅在空气中经两种不同的氧化处理分别得到红色发光和蓝色发光.X射线光电子能谱分析显示红色发光多孔硅中含有一定比例的Si、SiOx(x=1～2)以及少量的氟化物;蓝色发光多孔硅的主要成份是SiO2及少量的氟化物.红处透射谱显示蓝光发射多孔硅几乎只存在Si-O-Si峰,而红光发射多孔硅除主要有Si-O-Si峰外,还有明显的SiHx峰.分析表明多孔硅中的蓝光发射来源于SiO2中的缺陷中心.     

金刚石膜/多孔硅复合材料的性能表征

提出了一种新颖的多孔硅表面钝化技术,即采用微波等离子体辅助的化学气相沉积（MPCVD）方法在多孔硅上沉积金刚石薄膜。采用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光 谱仪和荧光分光度计对多孔硅及金刚石膜的表面形貌、结构和发光特性进行了表征。结果表明采用微波等离子体化学气相沉积法可在多孔硅基片上形成均匀、致密、性能稳定且对可见光具有全透性的金刚石膜。金刚石膜与多孔硅的复合,大大稳定了多孔硅的发光波长和强度,同时增强了多孔硅的机械强度。     

脉冲激光沉积法制备的纳米硅薄膜的结构与光学性质

采用二次阳极氧化法,制备了多孔氧化铝模板。在真空背景下,用脉冲激光沉积法,在多孔氧化铝模板上沉积一层硅,制成了硅与多孔氧化铝的复合膜,然后用盐酸将多孔氧化铝模板完全腐蚀掉,制备均匀分布着硅纳米线的硅膜。用扫描电子显微镜、X射线衍射、光致发光对纳米硅的结构和光学性质进行了测试分析。结果表明:硅纳米线的直径约为67.5nm,长度约为100nm,数密度约10¹¹/cm²。光致发光谱是可见光范围内的一个宽发射峰,上面叠加了许多具有精细结构的尖峰,尖峰之间的波长间隔不相等,但能量间隔相等。分析了样品的结构特点,利用量子限制模型和表面发光中心模型对光谱进行了解释,提出了一个新的能级模型,求出了各个尖峰对应激发态能级的量子数。为探讨纳米硅的发光机制和实现硅发光器件的制备提供了实验依据。     

基于纳米压痕法的多孔硅硬度及杨氏模量与微观结构关系研究

采用电化学腐蚀制备多孔硅，利用场致发射扫描式电子显微镜(field emission scanning electron microscope，FESEM)观测多孔硅的二维微观形貌，利用Nano Indenter XP中的纳米轮廓扫描仪组件(nano profilometry, NP)得到其三维拓扑分析图像，分析了微观结构差异的原因并讨论了多孔硅内部微观结构对其机械性能的影响；利用MTS Nano Indenter XP纳米压入测量仪器，研究了多孔硅的显微硬度和杨氏模量随压入深度的变化规律，比较了不同孔隙率多孔硅的机械性能差别.实验结果测得40mA/cm²，60mA/cm²，80mA/cm²和100mA/cm²四个不同腐蚀电流密度条件下制备多孔硅样品的孔隙率在60%—80%范围内，孔隙率随着腐蚀电流密度的增加而增大；在氢氟酸(HF)浓度为20%的条件下制备出多孔硅样品的厚度在40μm—50μm范围内；测得多孔硅的平均硬度、平均杨氏模量分别在0.478GPa—1.171GPa和10.912GPa—17.15GPa范围内，并且其数值随腐蚀电流密度的增加而减小，在纳米硬度范围内随压入深度的增加而减小，在显微硬度范围内其数值保持相对恒定，分析了样品表面、厚度、微观结构，及环境对其机械性能的影响，得到了多孔硅力学性能随其微观尺度形貌的变化规律. 关键词： 多孔硅 微观结构 硬度 杨氏模量     

多孔硅/多孔氧化铝与PVK复合光致发光特性

用旋涂法实现了多孔硅、多孔氧化铝与聚乙烯咔唑(PVK)的复合,研究了多孔硅／PVK、多孔氧化铝／PVK复合体系的光致发光性能。PL谱的测试发现,多孔硅／PVK复合体系的PL谱同时具有多孔硅和PVK的发射峰。此外,在485nm的位置出现了一个新峰,讨论了这个峰的来源。而多孔氧化铝与PVK复合后,没有产生新的峰。但多孔氧化铝与PVK复合后,由于多孔氧化铝纳米孔的纳米限制效应使PVK的发光峰出现大幅度蓝移。从多孔硅与多孔氧化铝发光机制的不同出发,讨论了多孔硅、多孔氧化铝与PVK复合后产生不同结果的原因。     

制备多孔硅的一种新方法

自从Canham观察到多孔硅(PS)的可见光致发光后,由于其可望成为可与Ⅲ—Ⅴ族半导体材料相媲美的新型光电子材料而引起了科学界极大的兴趣.目前,制备多孔硅一般都采用电化学腐蚀方法.     

氧化多孔硅/聚合物复合膜的折射率

用Bruggeman模型理论，分析了氧化多孔硅/聚合物复合膜的等效折射率与多孔硅孔隙率、氧化度和嵌入率的关系.实验研究了嵌入PMMA材料的氧化多孔硅/聚合物膜的等效折射率.证实了在多孔硅中嵌入聚合物可使薄膜的光学参量保持稳定.     

纳米硅薄膜的生长动力学与计算机模拟

氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜由于其具有奇异的结构和独特的性质,而引起广泛的关注.本文在等离子体增强化学气相淀积(PECVD)系统中,以高纯H₂高度稀释SiH₄为反应气体源,在射频和直流双重功率源的激励下制备成功具有纳米结构的nc-Si:H薄膜.利用高分辨率电子显微镜(HREM)、Raman散射谱(RSS)、扫描隧道电子显微镜(STM)等实验技术对nc-Si:H薄膜样品作了研究.基于对薄膜制备过程的动力学分析,提出nc-Si:H薄膜的分形生长模型:扩散与反应限 关键词：     

n型有序多孔硅基氧化钨室温气敏性能研究

利用电化学腐蚀方法制备了n型有序多孔硅, 并以此为基底用直流磁控溅射法在其表面溅射不同厚度的氧化钨薄膜. 利用X射线和扫描电子显微镜表征了材料的成分和结构, 结果表明, 多孔硅的孔呈柱形有序分布, 溅射10 min的WO₃薄膜是多晶结构, 比较松散地覆盖在整个多孔硅的表面. 分别测试了多孔硅和多孔硅基氧化钨在室温条件下对二氧化氮的气敏性能, 结果表明, 相对于多孔硅, 多孔硅基氧化钨薄膜对二氧化氮的气敏性能显著提高. 对多孔硅基氧化钨复合结构的气敏机理分析认为, 多孔硅和氧化钨薄膜复合形成的异质结对良好的气敏性能起到主要作用, 氧化钨薄膜表面出现了反型层引起了气敏响应时电阻的异常变化. 关键词： 有序多孔硅 氧化钨薄膜 二氧化氮 室温气敏性能     

多孔硅后处理对其镶嵌染料光学特性的影响

对多孔硅进行真空退火处理和暴露大气快速退火处理,将有机染料香豆素102(C102)镶嵌其中,研究镶嵌复合膜发光特性的变化。通过比较多孔硅退火处理前、后傅立叶红外(FT-IR)吸收光谱的变化,从多孔硅与镶嵌染料分子间的能量传递方式角度出发,解释了PS表面态氧化能改善镶嵌复合膜发光特性的原因。实验通过改变多孔硅表面态,提高了复合膜的发光效率和多孔硅基体的透明程度,证明了多孔硅是一种良好的载体,在发展固体激光器方面有一定的应用,同时为实现硅基蓝绿发光开辟一条新的途径。     

多孔硅蓝光发射与发光机制

在制备出光致发光能量为２．７ｅＶ的发射蓝光多孔硅的基础上对它进行了较系统的研究：测量了它的光致发光时间分辨光谱，用傅里叶交换红外光谱分析了其表面吸附原子的局域振动模，研究了γ射线辐照对其发光的影响，并与发红、黄光的多孔硅作了对比，通过空气中长期存放、激光和紫外线照射的方法，研究了光致发光峰能量为２．７ｅＶ的多孔硅发光稳定性．我们及其它文献中报道的多孔硅蓝光发射的实验结果与量子限制模型矛盾，但能用量子限制／发光中心模型解释．我们认为多孔硅的２．７ｅＶ发光是多孔硅中包裹纳米硅的ＳｉＯ_x层中某种特征发光中心引起的． 关键词：     

基于三层模型的多孔硅发光谱双峰结构的研究

基于Litovchenko提出的多孔硅三层模型和在此基础上由Li等人提出的多孔硅三层发光模型,利用半导体异质结理论导出了多孔硅芯部与夹层中载流子浓度、非平衡载流子数目、扩散电流密度、夹层与芯部发光强度的比值等关系式.结果表明:当Egint＞Egcore时,在0.2 eV＜ΔEv+ΔEc＜0.26 eV范围内发光谱将出现双峰,并在ΔEv+ΔEc＞0区域发光峰位不断向高能移动,发生蓝移现象;当Egint＜Egcore时,尽管芯部由于量子限制效应仍将导致发光峰蓝移,但芯部的发光相对夹层的发光相当弱,这时多孔硅发光谱呈现单峰.此模型定量地解释了多孔硅发光峰的蓝移起源于多孔硅量子限制效应,而发光出现发光双峰和发光峰位钉扎是由夹层物质决定,说明了多孔硅的发光存在多种发光机制.     

多孔硅的形成与发光

本文综述了有关多孔硅(Porous Silicon,简称PS)某些新近的研究成果,包括多孔硅的形成、光致发光和电致发光,着重介绍多孔硅的形成和发光过程的量子尺寸效应.     

铜掺杂多孔硅的光致荧光猝灭

采用浸泡镀敷的方法在多孔硅表面形成了一铜镀层,通过对掺铜前后多孔硅的光致发光(PL)谱和傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱的研究,讨论了铜在多孔硅表面的吸附对其光致发光的影响。实验表明,掺铜对多孔硅的光致发光具有明显的猝灭效应,并使多孔硅的发光峰位蓝移。由于多孔硅表面铜的吸附使硅-氢键明显减少,而铜原子和硅的悬挂键成键会形成新的非辐射复合中心,从而使多孔硅的光致发光强度衰减。且浸泡溶液的浓度越高,这种猝灭效应越明显。而多孔硅发光峰位的蓝移,则是由于在发生金属淀积的同时伴随着多孔硅表面Si的氧化过程(纳米Si氧化为SiO2)的缘故。     

多孔硅的制备条件对其光致发光特性的影响

不同的实验条件下制备的多孔硅的光致发光(PL)特性是不同的,这是许多研究产生分歧的主要原因。对比分析了阳极氧化电流密度、阳极氧化时间、溶液浓度以及自然氧化时间对多孔硅光致发光光谱的影响。认为在一定的范围内,多孔硅的发光峰位会随电流密度的增大而蓝移,要获得较强的发光,需要选择合适的电流密度;随着腐蚀时间的延长,多孔硅的发光峰位也发生蓝移。当HF酸的浓度较小时,峰位随浓度的增大表现为向低能移动;而当HF酸的浓度较大时,峰位随浓度的增大则表现为移向高能。多孔硅在空气中自然氧化,其发光峰位发生蓝移,而发射强度随放置时间的延长而降低。并用量子限制模型和发光中心模型对实验结果进行解释。     

提高多孔硅传感特性的一种新方法(英文)

研究了多孔硅(PS)吸附有机溶剂分子后对多孔硅荧光谱的淬灭效应。结果表明:淬灭多孔硅发光的有机溶剂分子是极性分子,有机溶剂分子的极性不同对多孔硅发光的淬灭程度也不同,且有些有机溶剂分子吸附氧化多孔硅比吸附多孔硅引起的发光淬灭具有更好的可逆性和选择性;用含有胺基的正丁胺(CH3CH2CH2CH2-NH2)作碳源,用射频辉光放电等离子系统在多孔硅表面沉积c n膜对多孔硅进行钝化处理后发现:其电致发光强度明显增强,发光峰位兰移,且在大气中存放60天后,其电致发光谱强度基本不衰减,峰位不再移动。经钝化处理的器件较未经处理的器件具有小的串联电阻Rs和低的驱动电压。这为提高多孔硅的传感特性提供了一种新方法。     

多孔硅的光学非线性效应

自从1990年英国皇家信号与雷达研究所的Canham发现了多孔硅的可见光发射现象以后[1],在国际上掀起了一股多孔硅发光研究的热潮.继光致发光以后,有好几个研究组已观察到多孔硅的固态电致发光[2],这是向多孔硅在光电子器件的应用方向迈出的一大步.对于多孔硅的发光机理,虽然多数人倾向于认为这是一种量子线或量子点结构的限制效应,但也有一些与之相矛盾的实验结果,以致提出了一些其他的可能机理,如 SiH2或Si6O2H5聚合物,a-St,应变和杂质的作用等.所以要最终确定多孔硅的发光究竟是否是一种量子限制效应,还有待于提供进一步的实验事实. 另一…     

多孔硅尺寸的理论研究

研究了球形纳米硅的振动特性及Raman谱，建立了Raman移动与尺寸的对应关系．用球形纳米硅来模拟多孔硅，发现多孔硅的尺寸比通常认为的尺度要小得多 关键词：