多孔硅的不同制备方法及其光致发光

目前，多孔硅的制备方法已有许多种。我们用电化学方法、光化学方法和化学方法分别制备出了室温下在可见光区发射光荧光的多孔硅。通过对实验装置、制备条件、样品的成膜过程及其光致发光(PL)光谱的比较，分析解释了其成膜机理和PL光谱的特点。认为虽然这三种方法都可以制备出多孔硅，但相比较而言，通过电化学方法制备的样品最均匀、实验的可重复性较强、因而电化学方法是被普遍采用的一种方法。另外在多孔硅的成膜过程中，自由载流子起着至关重要的作用。     

多孔硅的光致发光和红外吸收光谱研究

用电化学腐蚀法制备出多孔硅系列样品.室温下具有明亮可见的光致发光.增大电解电流或延长腐蚀时间,发光光谱明显地“蓝移”;提高样品测量温度,发光光谱也明显地“蓝移”。红外吸收光谱表明多孔硅中除了硅丝骨架以外,还含有H、F及O等元素,随着腐蚀时间的增加,F和O原子的相对含量增加.实验结果表明,多孔硅在可见光区的发光现象是一种量子尺寸效应.     

多孔硅光致发光的温度效应研究

通过对多孔硅光致发光峰随测量温度变化的研究，发现随测量温度的下降，光致发光峰位有两种截然不同的移动方向：发光峰中心波长较长的样品，主峰向低能方向移动(即红移)；而发光峰位波长较短的样品则向高能方向移动(即蓝移).根据多孔硅光致发光峰的温度效应，定性地给出了发光效率随波长变化的模拟曲线，并由此能较好地解释多孔硅光致发光峰位随温度变化而移动的实验现象. 关键词：     

金—多孔硅光致发光和红外光谱研究

报道了金－多孔硅 稳态光致发光，瞬态光致发光和傅里叶变换红外光谱的研究，讨论了金在多孔硅表面吸附产生的表面电子态对多孔硅光致发光特性的影响。     

多孔硅光致发光的非线性光学特性

采用电化学腐蚀法制备多孔硅（ＰＳ）,测量了多孔硅在近红外光（８００ｎｍ）激光下的光致发光（ＰＬ）谱和光致发光激光（ＰＬＥ）谱;结果表明多孔硅具有良好的上转换荧光特性光学特性并存存放时间 长,在一定期内峰值强度有明显的增。这种非线性光学响应的增强,被认为与空间量子限制效应作用下局域束缚关,光致发光谱的多峰结构表明多孔硅中存在多种发光中心。用量子限制／发光中心模型可以解释本实验结果。     

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。     

多孔硅纳向分辨拉曼及光致发光研究

运用高灵敏度的共焦显微拉曼系统研究了多孔硅在纵的拉曼效应和光致发光的性质。研究结果表明多孔硅在形成的初期和后的反应机制不相同。反应初期,外表面的颗粒尺寸比内同大,而经过长时间刻蚀而获得得的多孔硅,其相表面颗粒尺寸比 小。我们认为反应的初期主要表面不均匀电场的影响,而随着表面多孔层的增厚和颗粒的细化,刻蚀反应逐渐变成受传质过程和量子尺寸约束的控制。     

多孔硅拉曼光谱的研究

采用电化学腐蚀的方法制备多孔硅。对不同实验条件下所得到的多孔硅的拉曼光谱进行了分析，确认多孔硅是具有纳米晶结构特征的材料，肯定了量子限制效应在多孔硅光致发光中的作用。     

掺铒硅多孔化后的光致发光特性

采用一种新的方法制备掺Er多孔硅.首先通过分子束外延法生长Er,O共掺的硅外延层,然后通过常规的电化学阳极腐蚀法将外延层制备成掺Er离子的纳米硅柱结构.由于实现了Er离子在多孔硅中沿深度方向的均匀分布,得到峰宽仅6nm的Er3+本征发光.同时,由于铒与氧共掺于硅柱内部,多孔硅不再需要通过高温后处理引入氧来实现铒的光学激活.实验还对多孔化前后,Er3+的发光强度作出直观的比较,讨论多孔硅可见光及红外光区域的发光对Er3+红外发射的影响. 关键词：     

多孔硅纵向分辨拉曼及光致发光研究

运用高灵敏度的共焦显微拉曼系统研究了多孔硅在纵向的拉曼效应和光致发光的性质。研究结果表明多孔硅在形成的初期和后期的反应机制不相同。反应初期,外表面的颗粒尺寸比内表面的大,而经过长时间刻蚀而获得的多孔硅,其外表面颗粒尺寸比内表面的小。我们认为反应的初期主要受表面不均匀电场的影响,而随着表面多孔层的增厚和颗粒的细化,刻蚀反应逐渐变成受传质过程和量子尺寸约束的控制。     

表面活性剂修饰多孔硅的光致发光光谱

分别利用4种不同的表面活性剂对多孔硅进行表面修饰,结果表明油酸钠溶液、CPB溶液和乳化剂OP溶液修饰的多孔硅样品发光减弱,SDS溶液修饰的多孔硅样品发光增强,不同浓度的SDS溶液的增强倍数也不同。这种现象不仅可以为研究多孔硅的发光机制提供新的依据,还为提高多孔硅的发光效率提供了一个新的有效途径。     

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.     

Er3+、In3+等金属离子对多孔硅光致发光性质的影响

用阳极腐蚀的方法制备了多孔硅样品,用电化学方法在多孔硅中注入Ｅｒ＾３＋、Ｉｎ＾３＋等金属离子,并对注入离子后多孔硅的光致荧光光谱进行了研究,结果表明：注入Ｅｒ＾３＋及Ｉｎ＾３＋后的多孔硅在５８８ｎｍ处的妇光峰强度大大增加,同时发光峰稍有展宽。随着离子注入时间的增长,强度继续增加,但当离子溶液浓度一定时,这种增强对时间具有饱和性。     

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。     

多孔氧化铝膜的荧光研究

采用电化学方法在草酸溶液中制备铝基多孔阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,得到平均孔径为 38 nm的有序排列.用F-4500型荧光分光光度计测量其三维荧光谱,与未经氧化的铝片作对比,发现前者的激发谱在280 nm~340 nm有一个较宽的谱带,并且在253.8 nm附近有一个肩峰,发射谱有一个以417.4 nm为峰值的较宽谱带,而后者却无任何明显的发射峰和激发峰.再分别用波长为248 nm的准分子激光器和波长355 nm的三倍频YAG激光器激发,得到明亮的蓝光光谱,在同样条件下激发未经阳极氧化的高纯铝片,将二者的光致发光谱进行对比处理.实验认为,这种发光机理可能是来源于薄膜中与氧空位有关的缺陷态,而且,在成膜过程中伴随着草酸根离子的介入,导致多孔阳极氧化铝膜中亦有与草酸根离子相关的发光中心,同时,量子限域效应也使氧化铝薄膜的光学性质发生了变化.     

8-羟基喹啉铝在多孔铝中的发光研究

利用多孔铝非常高的孔隙率,将8-羟基喹啉铝(Alq3)镶嵌到多孔铝中,得到Alq3/多孔铝镶嵌膜,研究了不同条件下制备的多孔铝镶嵌膜的荧光光谱。实验表明,Alq3在多孔铝中的发光峰位在490 nm左右,比其在固态粉末状态蓝移了许多。Alq3/多孔铝镶嵌膜的发光特性与多孔铝中嵌入Alq3分子的数量及聚集程度有关。当分子数量较多、聚集程度较大时,发光增强,光谱峰位红移,但聚集程度太大时,易发生荧光猝灭现象。数量较多时,由于Alq3分子大多以范德瓦尔斯力结合,聚体较少,所以峰位移动幅度不大。实验中还发现,Alq3因为处在小孔中,光学性质稳定,荧光光谱带宽超过100 nm,比一般染料大得多,这使Alq3/多孔铝镶嵌膜有可能在固体可调谐激光器方面得到新的应用;同时也为探究Alq3/多孔铝镶嵌膜在电致发光器件中的发光特性奠定了基础,为将其进一步推向实用提供了实验依据。     

多孔硅在30~180℃温区光致发光谱的研究

对长期存放在空气中的多孔硅样品和即时制备的多孔硅样品分别在室温~180℃下进行了光致发光（PL）温度效应的研究.两类样品的PL呈现不同的变化规律.前者的PL还表现为双峰,且长波PL峰随温度升高蓝移;后者的PL表现为单峰,且PL峰位随温度升高红移.基于量子限制效应对后者进行了解释;而前者难以用分立的量子限制和表面发光中心模型来解释,实验结果表明两种机制之间可能有较复杂的耦合效应发生.     

多孔硅表面钝化对其发光性能的影响

报道多孔硅（ＰＳ）的表面钝化对其光致发光（ＰＬ）和电致发光（ＥＬ）的影响,ＰＬ和ＥＬ谱表明,经钝化处理的ＰＳ的ＰＬ和ＥＬ强度明显增强,且发光峰位较大蓝移;存放实验表明,经钝化处理的ＰＳ的ＰＬ和ＥＬ发光强度和发光峰位具较好的稳定性;Ｉ～Ｖ曲线显示,经钝化处理的ＰＳ发光器件具有较低的劝电压,结结果表明：用钝化处理的方法是几ＰＬ和ＥＬ强度和稳定性及改善器件性能的有效途径。     

入射激光功率对硅纳米线拉曼光谱及荧光光谱的影响

一维纳米材料硅纳米线是目前重要的光电材料之一,采用化学气相沉积法制备了硅纳米线,实验研究了不同功率532 nm激光激发下的拉曼光谱和荧光光谱,随着入射激光功率的增加,一阶拉曼光谱出现红移和非对称加宽,而且红移同入射激光功率成正比,光致荧光光谱出现蓝移和双峰结构。使用声子限域效应、应变效应和激光非均匀加热效应对实验结果进行了分析,并采用matlab模拟了入射激光功率同拉曼频移的理论关系曲线,结果表明激光非均匀加热效应是引起拉曼光谱和光致荧光光谱变化的主要原因。