多孔硅跃迁特征的研究

采用表面光电压谱和光致荧光激发谱对多孔硅的能带结构和跃迁特性进行了系统研究，结果表明，多孔硅泊带隙明显大于单晶硅的带隙，在３００－５００ｎｍ区产观察到几个与制备条件有关的精细结构带，此构带为多孔硅中不同尺寸的硅线能级，这一发现恰与理论计算结果一致，从实验上支持了多孔硅的量子限域模型。     

多孔硅的制备与光伏特性研究

采用特制的电解池在不同条件下制备了一系列多孔硅样品。通过测定其ＳＰＳ发现，多孔硅的ＳＰＳ特征带同单晶硅相比有明显蓝移，并且随制备条件不同，蓝移效应也不同。电解质中ＨＦ浓度和电解时间对基ＳＰＳ响应有明显影响，这一现象的出现主要归因于最子线阵的生成。     

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。     

N型宏孔硅电化学腐蚀中表面活性剂对 Si/HF界面的影响

该论文研究了N型宏孔硅电化学腐蚀中表面活性剂对Si/HF界面的影响。分别用含有阳离子、阴离子、非离子表面活性剂和无表面活性剂的HF腐蚀液进行宏孔硅光电化学腐蚀实验,测试了电化学阻抗谱EIS和Mott-Schokkty曲线,分析了N型宏孔硅电化学反应过程中的电荷转移电阻和Si/HF界面处Si基体一侧的空间电荷层电容。结果表明,表面活性剂的存在改变了Si/HF电解液界面的性质,阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂存在条件下腐蚀的N-Si具有更高的电荷转移电阻。     

多孔与平面硅电极界面的电化学行为

研究了重掺杂n-型单晶硅(CSi)在氢氟酸体系中生成多孔硅(PSi)的电化学行为,根据线性极化曲线,选取不同的电流密度,采用恒电流阳极极化法,制备了一系列多孔硅层。利用扫描电子显微镜对其进行了表面和断面形貌的表征,通过线性扫描极化技术和计时电位法,比较了单晶硅电极和多孔硅电极的电化学行为,分析了多孔硅形成前后的塔菲尔曲线和计时电位曲线,给出了多孔硅形成过程中的重要电化学参数,如腐蚀电流、开路电位、塔菲尔斜率等。并对其进行深入分析,根据实验结果,提出了单晶硅电极/电解质界面和多孔硅电极/电解质界面的结构模型,并利用该模型讨论了两种电极界面的电化学特性。     

掺铕多孔硅的恒电位电解法制备及其光致发光

首次报道掺稀土多孔硅的恒电位电解法和稀土硝酸盐－支持电解质－非乙醇有机溶剂的电解体系,这一新方法和新体系具有易于控制电解产物,可掺入高浓度稀土（１０＾２１／ｃｍ＾３以上）,自主控制掺人稀土的浓度并显著增强多孔硅室温光致发光的优点。研究了溶剂、外加电压、Ｅｕ（ＮＯ３）３浓度及电解时间对多孔硅（ＰＳ）室温光致发光的影响,优化了恒电位电解法制备掺铕多孔硅的条件,获得了室温光致发光强度高于多孔硅的ＰＳ：Ｅ     

高多孔度多孔硅自支撑膜的制备与表征

发光多孔硅由于在光电子学方面的应用前景而引起人们极大的关注[1]．最近多孔硅发光二极管的研究方面取得了重大进展[2]。但是，有关多孔硅的发光机制仍然存在着争论[1，3，4]，利由于消除了单晶硅衬底的影响，对脱离了硅衬底的多孔硅自支撑膜能够进行普通多孔硅所不能进行的一     

光照强度和掺杂浓度对多孔硅形貌和电化学行为的影响

测试分析了光照强度和掺杂浓度对n型硅电极电化学特性的影响。采用电化学阳极腐蚀法在光照辅助下制备多孔硅(PS),通过扫描电镜研究掺杂浓度对PS表面微观形貌的影响,通过积分球测试仪测试研究了PS对光的反射率。结果表明,对于n型硅,光照是激发空穴的必要手段,光照强度越强,硅/电解液界面的电荷转移阻抗越小,更利于反应的进行;掺杂浓度越高,电化学极化阻力越小,促进PS孔密度增加。本实验条件下,形成的PS是微米级孔,随着掺杂浓度的增加,形成的PS孔径越小,孔深存在一个极值;电阻率为0.35Ω·cm的硅片拥有最大的孔深13μm;PS的孔结构大大提升了硅基对光子的捕获能力,相比于单晶硅,在可见-近红外范围,电阻率为0.0047Ω·cm的硅片制备的n-PS对光的反射率已经从30%降低到了5%。     

光照强度和掺杂浓度对n-PS形貌和电化学行为影响

测试分析了光照强度和掺杂浓度对n型硅电极电化学特性的影响。采用电化学阳极腐蚀法在光照辅助下制备多孔硅(PS),通过扫描电镜研究掺杂浓度对PS表面微观形貌的影响,通过积分球测试仪测试研究了PS对光的反射率。结果表明,对于n型硅,光照是激发空穴的必要手段,光照强度越强,硅/电解液界面的电荷转移阻抗越小,更利于反应的进行;掺杂浓度越高,电化学极化阻力越小,促进PS孔密度增加。本实验条件下,形成的PS是微米级孔,随着掺杂浓度的增加,形成的PS孔径越小,孔深存在一个极值;电阻率为0.35Ω·cm的硅片拥有最大的孔深13μm;PS的孔结构大大提升了硅基对光子的捕获能力,相比于单晶硅,在可见-近红外范围,电阻率为0.0047Ω·cm的硅片制备的n-PS对光的反射率已经从30%降低到了5%。     

用STM研究电化学阳极氧化制备的多孔硅

本文利用扫描遂道显微镜(STM)并辅以快速富立叶变换(FFT)和数据拟合等数学方法对电化学阳极氧化法制备的多孔硅(PS)的微结构及形貌进行了研究。同时研究了多孔硅的微结构与其发光性质和电化学性质的相互关系。研究表明,在其他条件不变情况下,随阳极氧化电流密度的增大,所形成的多孔硅的微孔向纵深延伸,多孔硅层增厚,微孔相连后形成的硅柱变细,发光强度增大,发光峰位明显蓝移,与单晶硅相比,多孔硅电极的平带电位明显负移,而电极电流在两极区内均增大。     

Efficient Charge Separation between Bi and Bi2MoO6 for Photoelectrochemical Properties

Herein, porous Bi/Bi₂MoO₆ nanoparticles have been prepared by a facile in‐situ reduction approach. Moreover, the morphology and Bi content of product could be controlled by varying the reaction time. By controlled fabrication, the desired porous Bi₂MoO₆ nanostructure with incorporation of Bi was obtained and exhibited high photoelectric and photocatalytic activity. In particular, the samples yield a photocurrent density of 320 μA cm^?2, which is 3.2 times that of the pure Bi₂MoO₆ nanosheet (100 μA cm^?2) under the same conditions. UV/Vis diffuse reflectance spectroscopy analysis confirmed the surface plasmon resonance in the as‐prepared porous nanoparticles. The improved photoelectric properties could be the synergistic effect of the porous structure with large surface area and effective electron‐hole separations between Bi and Bi₂MoO₆.     

光电流谱、光致发光光谱和紫外可见吸收光谱在纳米半导体光电器件研究中的联用

在纳米半导体中由于纳米效应(如量子尺寸效应),其电子结构与块体半导体有所不同。进一步地,当纳米半导体与基底和其他组分结合制成器件后,其性质又受到基底或其他组分的影响,这两点导致了基于纳米半导体的光电器件的性能以及相应表征方法也大不相同。将光电流谱、光致发光光谱和紫外可见吸收光谱三种技术有机地结合起来,可以更好地表征纳米半导体的电子性质和光电性能。本文根据纳米半导体材料与电极的电子性质特点及其测量,结合本课题组前期工作,举例介绍三种谱学方法相结合应用于探究光伏电池和电致发光器件的纳米半导体材料的性能,以及纳米半导体材料表面态的表征。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

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.     

自组装ITO/双层磷脂膜的制备及其光电行为研究

在ITO(Indium-tin-oxide)导电玻璃电极上制备上自组装双层磷脂膜和经C60修饰的双层磷脂膜,研究了这种自组装双层磷脂膜的光电行为,考察了偏压、溶液中的给体和受体的浓度对自组装膜光电流强度的影响,讨论了C60分子对光电子跨膜传递过程的促进作用。     

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     

Influence of adding carbon nanotubes on photoelectric conversion properties of dye-doped titania gel

Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) were incorporated into amorphous dye-doped titania gel by the sol?Cgel method at room temperature. The working electrodes were prepared by coating the ITO glass with the sol?Cgel titania precursor containing the dye and MWCNTs. The photoelectric conversion properties of the electrodes were examined by simple spectroscopic and electric measurements. The photocurrent spectrum originated from the absorption of the dye. The short circuit photocurrent was enhanced by adding a small amount of MWCNTs evenly to the amorphous dye-doped titania gel. The open circuit voltage was due to the semiconducting characteristics property of the titania gel. The experimental results indicated the electron transport from the dye excited states to the MWCNTs through the titania gel. The MWCNTs functioned as bridges between the titania and ITO. Steam treatment of the titania gel electrodes significantly increased the photoelectric performance due to crystallization of the titania and enhancement of the dye?Ctitania interaction forming the chelate complex on the titania particle surface.     

Effects of Ultraviolet Illumination and Pre-treatments on Porous Silicon Formation

Although porous silicon is readily formed by anodizing silicon wafers in HF-based solutions, its application in silicon-based optoelectronic devices is greatly limited due to its poor stability and low luminescence yield. It is well recognized that the nature of silicon wafers and the fabrication condition parameters significantly influence uniformity, stability and optical properties of porous silicon. In this work, the ultraviolet illumination and pre-treatments were investigated for porous silicon formation. The surface morphologies and optical properties of the samples were also studied.     

Morphology-to-properties correlations in anodic porous InP layers

In this paper, we investigate the properties of porous structures anodically grown onto n-InP (100) in HCl. In situ electrochemical characterizations show the pore morphology strongly influences the properties of the InP surfaces. Both dc- and ac-electrochemical measurements reveal an enhancement of the capacitive current and a modification of the electronic distribution at the interface. Photocurrent spectra performed during the pore growth are also strongly modified. For low anodic charges, an increase of the photocurrent with a redshift of the absorption edge is measured. These evolutions can be respectively ascribed (i) to a reflection decrease due to a surface roughening and (ii) to the creation of surface states within the band gap. For higher anodic charges, the photocurrent drops with a narrowing of the spectrum. Using a model based on the “dead” layer, the porous layer is considered as an absorbent film that progressively attenuates the photocurrent of the bulk semiconductor.