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。     

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     

多孔硅电致发光随时间淬灭伴随的峰位红移现象

本文着重研究了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。发现在定电压下，随极化时间的增长电 光强度减小并伴随着光谱红移现象。通过红外，发现在定电压下，随极化时间的增长电致发光强度减小并伴着光谱红移现象。通过红外，拉曼，ＡＦＭ及光电化学等手段对电致发光的淬灭机制进行了研究，结果表明，在电 光过程中强氧化剂向多孔硅注入空穴使ＰＳ表面氧化，导致小粒径的硅晶逐渐被剥落，造成光谱高能部分首先淬     

多孔硅制备条件对其电致发光特性的影响

应用蒸镀-阳极氧化法制备结构为ITO/PS/p-S i/A l的多孔硅电致发光器件,在7.5V电压下实现了数小时连续电致发光.实验表明,多孔硅电致发光峰位会随着阳极氧化电流密度的增大、腐蚀时间的延长以及HF酸浓度的降低而蓝移.欲制备工作电压较低、发光时间较长、发光效率较高的电致发光样品,则多孔硅制备时的阳极氧化应使用较低电流密度和较短的腐蚀时间.     

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Er3+、In3+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Er3+及In3+后的多孔硅在588nm处的发光峰强度大大增加,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。     

硅在HF溶液中阳极溶解的研究

Uhlir及Turner早在50年代就已发现^[1,2],硅在HF溶液中阳极极化时,阳极电流大于某一特定值硅表面会发生电抛光反应,而低于这个值硅表面则会形成一层不同颜色的多孔硅层.1990年Canham发现多孔硅层在室温下有光致发光现象^[3],受到科学界的高度重视,在世界范围内掀起了研究多孔硅的热潮^[4].众多的研究表明,多孔硅的发光性能与其微孔的多少、大小和分布密切相关.但多孔硅要发展成为可实用的光电子材料,首先必须制备出微孔分布均匀,孔径及孔深可控的多孔硅材料.这就有必要弄清多孔硅的形成机理^[5],了解硅在HF溶液中的溶解过程及机理.为此,本文对不同掺杂浓度不同导电类型的(111)晶面单晶硅在HF溶液中的电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)特性进行了研究,并对这些特性进行了分析.     

多孔硅/TiO2纳米线光阳极的制备及其光电催化性能

使用金属辅助化学刻蚀(MACE)法与水热法,改变贵金属粒子的刻蚀时间,制备不同n型多孔硅/TiO_2纳米线光阳极。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对光阳极样品进行表征,结果显示多孔硅宏孔的尺寸会随着刻蚀时间延长而增大,由0.1μm变化到0.4μm,多孔硅表面长有TiO_2纳米线为金红石相及少量锐钛矿相。测试结果显示刻蚀35 min的多孔硅/TiO_2样品具有最高的减反射率,在模拟太阳光下具有较高的光电流(光电流密度)活性,且在1.5 V外加偏压下具有最高的光电催化活性。这是由于刻蚀35 min的多孔硅基底具有优异的减反射性能,同时多孔硅与Ti O_2纳米线复合形成光阳极之后具有异质结效应和窗口效应,使得多孔硅/TiO_2纳米线光阳极具有优异光电化学性能。     

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。     

多孔硅-导电聚酯材料复合发光器的光学特性研究

poly-4-dicyanomethylene-4H-cyclopenta\[2,1-b:3,4-b'\]dithiophene monolayer (PCDM)是一种导电、低导带聚酯材料.如果在多孔硅纳米结构中附上一层以自组方式生成的PCDM单分子层,就可以制成能够产生稳定电致发光的器件.发光器的结构是金/PCDM/多孔硅/硅/铝.发光器的电致发光,在白天可用肉眼观察到.有很宽的发光波长,几乎覆盖了整个可见光区域且峰值位于650 nm.发光器的面积为1 cm2,启动正向电压在14～30 V,电流约300 mA.经长时间测试,发光器的稳定性很好,在空气中放置3个月,在输入功率不变的情况下,发光强度也不发生变化.当施以反向电压时,样品仍可以发光而且稳定性较高,在250 h内I～V未发生明显变化.扫描电镜图像显示PCDM覆盖的表面要比多孔硅表面平整,而PCDM分子有可能进入到多孔硅纳米孔径当中去,起到了提高发光器稳定性和延长其寿命的作用.     

n^+-Si在HF溶液中的阳极极化行为和阻抗谱

n^+-Si在0.25～1.0%HF溶液中无光照和光照下的伏安曲线均明显地分为三段:在低极化下呈线性关系, 对应于硅的阳极溶解, 形成多孔硅层(PSL); 在中间电位区, 电极部分表面为硅氧化物所覆盖, 阳极溶解和非均匀电抛光过程同时进行; 在高极化区, 全部表面为硅氧化物所覆盖, 发生均匀的电抛光过程。在上述三个区域中由交流阻抗测得的特征电容环和电感应环的变化, 揭示了由单一阳极溶解逐渐转变为均匀抛光过程的一些细节, 定性地说明了n^+-Si上进行的竞争性反应的速率是随电位而改变, 并受光照影响。     

Quantum confinement effect in electroluminescent porous silicon

Ｖｉｓｉｂｌｅｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ(ＰＬ)ｏｎｈｉｇｈｌｙｐｏｒｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎｌａｙｅｒｓｂｙｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｅｔｃｈｉｎｇｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｗａｓｒｅｐｏｒｔｅｄｉｎ1990[1].Ｔｈｉｓｓｕｒｐｒｉｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｐｏｒｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎ(ＰＳ)ｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ:ｔｈｅｐｏｒｏｕｓｌａｙｅｒｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｑｕａｎｔｕｍｓｉｚｅｅｎｔｉｔｉｅｓ,ｗｈｅｒｅａｑｕａｎｔｕｍｃｏｎｆｉｎ…     

Iminodiacetic acid derivatized porous silicon as a matrix support for sample pretreatment and matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry analysis

Iminodiacetic acid (IDA)-1,2-epoxy-9-decene has been synthesized and covalently linked to the surface of porous silicon wafer through a photochemical reaction. The negatively charged carboxylic acid groups on the porous silicon wafer are capable of binding oppositely charged species from sample solutions through electrostatic interactions. This allows the removal of contaminants prior to matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) by simply washing the porous silicon surface. The carboxylic acid end groups on porous silicon can be used to selectively bind and concentrate target species in sample solutions. Furthermore, Fe(3+)-IDA-derivatized porous silicon was prepared to specifically and effectively concentrate phosphopeptides from the tryptic digests of phosphoproteins, followed by MALDI-MS analysis.     

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.     

Periodic Oscillations of Luminescence Intensity at the Formation of Anodic Oxides on Aluminum in Oxalic Acid

The electroluminescence phenomenon observed during the formation of porous anodic oxide films on aluminum in oxalic acid solutions is studied. Periodic changes in the luminescence intensity arise during the transition from the barrier-film formation to the steady-state growth of porous oxide. The period and number of oscillations are determined by the oxidation voltage.     

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].     

Potential induced tuning of the luminescence of porous silicon: A simultaneous study of electroluminescence and photoluminescence emission

The voltage dependence of light emission from illuminated porous silicon samples immersed in solutions containing persulfate anions was studied. It is reported that the signal obtained is not simply the sum of the individual photoluminescence and electroluminescence signals. The ‘cross-talk’ observed is discussed in terms of a previously proposed mechanism of photoluminescence and electroluminescence potential tuning. It is shown that a mechanism involving radiative quenching by an Auger process is consistent with the results obtained.     

Anomalous Emission And Carrier Effect of Fresh Porous Silicon

IntroductionThe study of luminescent silicon material[1] ,especially porous silicon( PS) ,has received muchattention owing to its potential application ininformation technology. Many models have beenproposed to explain their photoluminescnece andelectroluminescence[1— 11] . Three of the mostpopular models are the quantum confinement[1,2 ] ,surface trapping[3 ,4] ,and oxygen related chemicalspecies formation[5,6] .It has been suggested thatsurface chemical reaction plays an importantrole info…     

纳米金淀积的多孔硅靶增强样品的激光解吸/电离质谱信号

硅片类型和多孔硅结构的多样性影响了多孔硅表面的激光解吸/离子化质谱(DIOS)(无辅助基质的激光解吸/电离飞行时间质谱(LDI-TOF-MS))数据的重复性和靶的耐储时间。本工作通过在多孔硅的表面淀积金纳米颗粒并将其作为目标靶来增强软物质分子如聚乙二醇和多肽的激光解吸/电离质谱信号。纳米金的淀积钝化了多孔硅表面的Si-H活性基团,增加了靶的耐储时间。用场发射扫描电镜表征了多孔硅淀积金纳米颗粒前后的形貌,用X射线能量色散光谱法分析金的百分含量,结果表明其含量随沉积时间的延长而增加。激光解吸/电离质谱信号的增强可能是由多孔硅及其支持的金纳米颗粒的光学和物理性质引起的,该类型的样品靶在激光解吸/电离飞行时间质谱的应用上结合了多孔硅和金纳米颗粒的双重优势。     

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有较好的稳定性;I～V曲线显示,经钝化处理的PS发光器件具有较低的启动电压。这些结果表明：用钝化处理的方法是提高PS的PL和EL强度和稳定性及改善其器件性能的有效途径。