金属离子在多孔硅表面和吸附与电镀过程中金属在多孔硅表面的淀积

刚制备的多孔硅与金属盐溶液接触会产生金属离子在多孔硅表面和吸附现象。实验显示这一现象只发生在新鲜的多孔硅表面, 而存放一月以后的样品不具备此性质。文中把这一现象归因于新鲜的多孔硅表面电子的富集, 溶液中金属离子从多孔硅表面获得电子而附着。多孔硅表面电镀金属过程中, 一定电压下电镀电流密度在起始阶段逐渐下降, 可以用一个指数关系式较好地描述, 在本文中有一个唯象模型予以解释。     

多孔硅表面性质导致电致发光的进一步论证

用荧光分光光度法现场监测多孔硅在阳极偏压下于溶液中的电致发光行为 ,该电致发光行为主要取决于多孔硅本身的表面性质 .将电致发光实验后的多孔硅样品再次电解 ,并再次进行电致发光实验 ,发现其发光性能明显改善 ;实验表明 ,多孔硅在阳极偏压下的液相电致发光机制是由表面的Si_H键氧化向导带注入电子 ,并与阳极偏压注入的价带空穴进行复合而发光 ;此外 ,还发现了多孔硅于溶液中在阳极偏压下电压调制的可见光发射行为 ,并以量子限制效应对该现象进行了解释     

多孔硅的XPS研究

对两类孔硅样品测量X射线光电子能谱（XPS）：一类为在空气中放置近一年的多孔硅,另一类为HF处理后的具有新鲜表面的多孔硅。通过分析Si2p和O1a芯能级谱可以得到以下结论：新制备的多孔硅表面只有少量的O和F存在,其中氧是以OH^-形式存在,它的形成与清洗过程中F^-被OH^-取代有关。随着放置时间的增加,表面逐渐被氧化,形成正化学计量比的SiO2,而随着从表层向内的深入,逐渐变为次氧化物。结果表明刚制备的多孔硅与大气中放置氧化后的样品表面态的类型是不一致的。     

多孔硅/硝酸钆复合材料制备与表征

多孔硅/硝酸钆复合材料因具有爆炸能量高和环境危害小等特点而受到世界各国广泛关注.采用电化学阳极氧化法制备新鲜多孔硅并滴加硝酸钆形成复合材料,表征其化学组成与结构.结果表明,当电解液HF与EtOH体积比为1∶1、电流密度为50mA·cm-2、阳极氧化时间为30min时,形成的多孔硅孔隙率较大,适宜与硝酸钆形成复合材料;与新鲜多孔硅相比,滴加硝酸钆乙醇溶液的多孔硅在1675、1534、1382和1217cm-1出现了4个新的吸收峰,结合N1s和Si2p结合能有明显化学位移的现象,表明硝酸钆乙醇溶液与多孔硅之间存在相互作用,结构中有-NH2形成,表面Si-Hx键被氧化为si-O键;当电火花触发时,观察到多孔硅/硝酸钆复合材料爆炸现象.     

超疏水多孔硅的制备及表面稳定性

在加热条件下采用氢化硅烷化反应对多孔硅表面进行改性, 通过扫描电子显微镜、 红外光谱及元素分析等手段表征了多孔硅改性前后的结构和组成, 研究了不同反应时间对其性能的影响. 结果表明, 反应3 h后制得了超疏水表面的多孔硅, 其在碱性及空气环境中具有良好的稳定性.     

多孔硅表面的激光解吸离子化质谱

多孔硅表面的解吸离子化质谱是一种新的生物质谱分析方法。克服了MALDI-TOF-MS中的基体干扰,适合进行了小分子分析。提出了新的样品制备方法,可以扩大测定范围,消除吸附杂质的干扰。发现该方法与多孔硅的光致光特性及表面疏水性无关。具有纳米结构的多孔硅作为该方法中能量的接收器。利用DIOS方法分析了氨基酸、肽、蛋白、糖等样品。此方法用于环糊精合成产物的分析,也得到了较好的结果。     

新型甲醛多孔硅复合传感器的制备

构建了一种简便、快速检测甲醛的新型钯-多孔硅(Pd-PS)复合传感器.采用水热腐蚀法制备多孔硅,通过扫描电镜表征其表面微结构.对多孔硅腐蚀条件进行了优化,得出多孔硅的最佳制备条件.多孔硅经化学浸渍法在其表面掺杂金属钯,进而制成了钯-多孔硅复合传感器.当此传感器被置于含甲醛的混合气体中时,可高选择性结合甲醛气体分子,并产生电信号,其强度与甲醛浓度相关,通过万用表检测其电信号,进而分析其气敏性能.检测结果表明,此传感器对甲醛气体敏感,且表现出良好的选择性,对乙醇、氨气、甲醇和丙酮不敏感.此传感器对甲醛浓度的检测范围在0.1～ 6.0 mg/m3之间,检出限为0.1 mg/m3,检测时间为3 min.     

优化金属辅助法腐蚀液组分制备多孔硅

金属辅助化学腐蚀法可以在无外加电路的条件下,在40%HF/30%H2O2/乙醇的混合溶液中完成多孔硅的制备,该方法简单快速。本文研究了金属辅助法腐蚀液体系各组分(HF、H2O2、乙醇)含量对多孔硅表面的SiHx成分和多孔层结构的影响,根据Si-H和Si-O的红外吸收峰强度的变化曲线优化了腐蚀液体系中各组分含量。在腐蚀液各组分体积比为V40%HF∶V30%H2O2∶V乙醇=2∶2∶1和腐蚀时间为4 min的条件下制备了形貌均匀、化学活性(SiHx成分)和多孔结构稳定性较好的多孔硅,并对金属辅助法与阳极蚀刻法制得的两种多孔硅进行比较,结果显示金属辅助法制备的多孔硅的化学活性和稳定性在后续的生物技术应用中具有明显的优越性。     

发光多孔硅表面的STM研究

自从Canham首次报道了室温下多孔硅的光致发光现象以来^[1],多孔硅已成为半导体光电化学及材料领域内最为热门的研究课题^[2].     

多孔硅薄膜上铜微晶的形成

以氯化铜水溶液作电解液,在发光多孔硅薄膜表面上电沉积铜.SEM观测和计算机图像处理结果表明:电沉积之后,在多孔硅薄膜上形成了一些或实心或中空的等边三角形铜微晶,沉积后的多孔硅薄膜的分形维数从2.608降为2.252,其表面由粗糙变为光滑.与物理方法制作相比,这是一种机械强度和导电性能都更加良好的多孔硅薄膜.     

量子限制效应对多孔硅液相电致发光的影响

着重研究多孔硅在阴极偏压下过硫酸铵溶液中电压调制的电致发光现象 .随阴极偏压的增大 ,电致荧光峰位蓝移 ,荧光强度增大 ,同时发现定电压下 ,发生电致发光随时间的衰减伴随着光谱的红移现象 .通过红外光谱、AFM及电化学等手段对电致发光的电位调制机理及荧光衰减机制进行了研究 ,结果表明电致发光与光致发光具有相同的起源 ,电压选择激发不同粒径的多孔硅 ,而导致了发光峰值能量的电位选择性 .在电致发光过程中 ,强氧化剂向多孔硅注入空穴使其表面氧化导致小粒径的硅晶逐渐被剥落 ,使光谱高能部分首先衰减出现了随时间的电致发光红移现象 .这些结果支持量子限制效应在多孔硅液相电致发光中起着重要作用     

多孔硅和掺镨多孔硅的光致发光

多孔硅在室温下发出光致荧光展现了硅用作光电子材料和显示技术材料的前景。掺入希土元素可以改善硅的发光性能。本文首次报道多孔硅掺希土的一种新的电化学掺杂方法——恒电位电解,和一种希土硝酸盐-支持电解质-有机溶剂的新电解体系。这一方法和体系的特点是通过采用适当外加电压来控制电解产物,提高掺入的希土浓度,提高发光强度;同时可避免析出使发光不稳定的产物,提高发光稳定性。优化了阳极氧化制备多孔硅的条件和阴极还原制备掺镨多孔硅的条件(镨化合物浓度、溶剂、离子强度、电解电压、时间),获得了光致发光强度高于多孔硅的掺镨多孔硅,并讨论了多孔硅和掺镨多孔硅的光致发光机制。     

多孔硅于甲酸-甲酸钠溶液阳极偏压下的电致发光研究

用荧光分光光度法现场监测了多孔硅于甲酸-甲酸钠溶液阳极偏压下的电致发光行为。发现该体系的电致发光峰值随着阳极偏压增大而发生蓝移;发光峰能量值与阳极偏压呈良好的线性关系,其斜率与多孔硅在阴极偏压下电致发光的结果一致。扫描探针技术研究表明：多孔硅的表面形貌明显地影响其发光性质。提出了多孔硅在甲酸-甲酸钠溶液中阳极偏压下的电致发光与多孔硅表面的Si-H键的氧化作用有关的发光机理。发现了多孔硅于甲酸-甲酸钠溶液中在阳极偏压下电压调制的可见光发射行为,并用量子限制效应对该现象进行了解释。     

多孔硅的电化学制备

单晶硅在氢氟酸溶液中阳极氧化可制得多孔硅, 多孔硅是一种以新形态存在的硅, 与单晶硅相比, 它表现出独特的物理性质和化学活性。荧光光谱峰的蓝移表明, 在p-型低掺杂衬底硅上形成的多孔硅中存在量子尺寸效应, 新近获得的Raman光谱也证实了这一点。     

光化学氧化对多孔硅稳定性及SO2传感性能影响

采用光化学氧化方法对多孔硅进行后处理,获得具有良好稳定性的氧化多孔硅;采用SEM、AFM、FT-IR进行表征;通过SO2传感实验,评价其光致发光谱的变化。结果表明,采用电化学阳极氧化制备的新鲜多孔硅在空气中稳定性较差,SEM图表明其膜层分布有120×40μm的长方形小块,光化学氧化后使该长方形小块进一步分裂变细;AFM图表明,新鲜制备的多孔硅经稳定化处理后,表面硅柱宽度由700～750 nm变为300～350 nm,高度由50～58 nm变为40 nm;出现Si—O键(1 114 cm-1)和OSi—H键(2 249 cm-1)的振动峰;该氧化多孔硅在SO2介质中呈可逆的荧光猝灭特征,荧光峰的位置不随SO2浓度变化而发生移动,稳定性较好。     

化学氧化对多孔硅表面态和光致发光的影响

自1990年英国科学家Canham发现室温下多孔老（poroussilicon缩写为PS）的可见光区光致发光以来，在世界范围内迅速形成了一股强大的多孔硅研究热．硅是间接禁带半导体．禁带宽度为1．11eV，不可能在可见区发光．对于多孔硅在可见区的强烈荧光发射及其形成，Canham和Lehamm等分别建议可用量子线的尺寸限制效应未解释[1,2]．但Tsai和Hance等用FTIR研究经过后处理的多孔老样品[3]，认为多孔硅的发光与表面的硅氢化物相关，并提出硅的二氢化物SiH2的浓度与荧光强度相关．关于多孔硅的发光机制，还有非晶态发光[4]等说法．因止匕多孔硅的发…     

多孔硅上银纳米粒薄膜的制备及其表面增强红外光谱

通过简便的化学沉积法在多孔硅上制备银纳米粒薄膜用于表面增强红外光谱检测。通过Ag⁺与多孔硅表面的SiHx发生氧化还原反应将银纳米粒子沉积在多孔硅表面。红外探针分子溶解于无水乙醇中进而被均匀分散在多孔硅表面,实验结果显示：对氨基苯硫酚、对氨基苯甲酸和对氟苯硫酚3个探针分子的红外峰分别最大增强了10、85和21倍。银纳米粒的大小和形状等物理特性、探针分子是否有与银表面进行强结合的基团和芳烃结构、以及表面选律等因素影响表面增强红外的吸收效应。     

两步法制备多孔硅及其表征II：脉冲电流法

采用脉冲阳极／阴极电流和化学氧化两步法分别在1：1的氢氟酸和乙醇溶液中及20％硝酸溶液中制备出孔径约为0．5－3μm,厚度大约为10－20μm的多孔硅样品,将获得的多孔硅结构再进一步用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪进行表面形貌和光学性质的考察,与恒电流－化学氧化两步法制得的多孔硅相比,用脉冲电流法得到的多孔硅的孔径范围较大,且多孔层较厚,制备时加紫外光照显著提高了多孔硅的,并发生“蓝移”现象,用脉冲电流法制得的多孔硅在老化后（在干燥器放置一年）同样观察到光致发光明显增强。     

多孔硅的光电化学特性研究

研究了多孔硅的光电化学特性和溶液中的光致电荷转移机一，由Ｐ型单晶硅制备的多孔硅具有Ｐ型半导体的光电性质，且光电流响应高于单晶硅，由于多孔硅表面态能级对光致电荷的陷阱作用，多孔硅呈现了独特的光电流响应和光致电荷转移性质。     

多孔硅成核的电化学研究

将p型单晶硅在HF溶液中进行阳极电化学腐蚀制备出孔隙率约为30%~85%、直径为2~30nm不等的多孔硅,用原子力显微镜(AFM)观察其表面形貌。采用电化学工作站(CHI660A)监测p型硅电极在不同浓度HF溶液中的电流-电压特性,记录恒电流情况下硅电极的电压变化。这些曲线可从精确反映多孔硅形成的早期成核过程。将这些电化学特性曲线在同一坐标轴下显示,得出多孔硅的电化学成核机理。