多孔硅发光的物理机制——纳米量子限制效应及表面态在发光中的作用

采用阳极氧化腐蚀的方法制备了多孔硅（ＰＳ），这种ＰＳ的微结构为纳米量级的，并具有光致发光特性，这无疑将对全硅光电子学的发展具有很大意义。根据大量实验与理论分析，提出了这种ＰＳ发光的物理机制：纳米量子限制效应和表面态及其物质在发光中的作用，从量子力学的薛定锷方程出发，用沟道势阱的近似模型，推导得到进入量子线的电子和空穴的能量势垒，ＰＳ的有效带宽Ｅ＝Ｅ＿０＋ΔＥ，对于Ｓｉ（Ｅ＿０＝１．１２ｅｖ）。完美地解释了目前在ＰＳ研究中的ＰＬ谱的篮移现象。     

多孔硅发光机制的量子理论

评述了多孔硅发光机制的量子限制效应理论，讨论了与此相关的一些实验和两种新的ＱＣＥ理论，最后分析了ＱＣＥ理论存在的一些问题。     

硅纳米颗粒和多孔硅的荧光光谱研究

采用不同氧化电流密度制备多孔硅,利用超声波粉碎多孔硅层得到硅纳米颗粒,研究了多孔硅和硅纳米颗粒的荧光光谱性质。结果表明,随着氧化电流密度的增加．多孔硅的发光峰值波长向短波方向“蓝移”。硅纳米颗粒相对多孔硅发光强度提高,峰值波长也发生“蓝移”,观察到硅纳米颗粒极强的蓝紫光发射(≈400nm)现象。表明量子限制效应和表面态对多孔硅和硅纳米颗粒的PL性质有重要作用,并用量子限制效应发光中心模型对实验现象进行了解释。     

多孔硅发光机制的分析

从量子力学的基本理论出发讨论了量子限制效应，推导出多孔硅有效禁带宽度增量并用量子限制效应和表面态及其物质在发光中作用的理论解释了ＰＳ光致发光的实验现象。     

硅基材料高效发光——多孔硅光致发光研究

本文介绍了采用阳极氧化腐蚀工艺在单晶硅上制作多孔硅（ＰＳ）薄层，对ＰＳ薄层进行了微结构的分析为毫微结构量子线组成的复杂网络，其截面尺寸为纳米范围而纵向尺寸在微米量级。对ＰＳ样品光致发光谱的测定发现随阳极氧化电流密度和腐蚀时间的增加谱峰发生“兰移”并用ＰＳ的量子限制效应解释了上述实验现象。     

多孔硅发光材料

扼要叙述多孔硅发光的原理、工艺与应用，并指出应用存在的问题。     

多孔硅中的新量子限制态和PL光谱

由大量ＰＬ和ＰＬＥ光谱的实验分析得出多孔硅的发光既具有纳米硅中带带跃迁的特征，又受不同表面状态的制约．本文从多孔硅表面化学键叠加构成二维界面势的模型出发提出了表面化学键制约量子限制态．用简单的有效质量计算模型求出了这种新量子态的能级、能谷混合系数、电子波函数及跃迁选择定则、通过这种新量子态解释了多孔硅ＰＬ和ＰＬＥ光谱的实验特性．     

多孔硅的可见光谱发光现象及其应用前景

在可见光谱内,多孔硅的发光现象及其广阔的应用前景激发了人们对这种潜在光电子学材料的巨大研究兴趣。本文介绍了多孔硅的结构、制备方法和形成原理,着重从纳米结构量子尺寸效应的角度,讨论了多孔硅的能带展宽现象和可见光的发射机制,并评述了这种材料在实际应用中的重要价值与原型器件的发展状况。     

多孔硅的发光机制综述

本文对目前所持的几种关于多孔硅发光机制的观点加以介绍，给出了一些实验事实和结果。     

多孔硅：从发光到发光二极管

硅显微电子革命的核心所在。它比起其它半导体来，其优势完全依赖于其优良的材料和加工性能，以及围绕它发展起来的巨大技术基础。其它半导体不可能代替硅作为诸多电子应用中的所选材料。然而硅是一种效率特低的发光材料，为此，它在诸多光学应用中并不具有同等的优势。很久以来人们就认识到发展一种把光学器件和电子器件既方便而又便宜地集成在一块硅片上的技术的重要性。此类进展会对显示、通讯、计算机和许多相关技术产生重大影响。事实上，把光电子集成在硅片上已经取得一些成功。例如，已能用硅制成高质量光探测器，此外，硅电荷耦合器…     

纳米硅颗粒在多孔氧化铝中的光致荧光特性

采用阳极氧化方法制备了多孔硅（Ps），经过超声波充分粉碎PS层得到分散的si纳米颗粒（n-Si），利用高速离心旋转方法将n-si镶嵌到多孔氧化铝（Al2O3）模板中，得到nSi／Al2O3。复合体系。研究了PS、分散的n-Si和n-Si／Al2O3。的荧光（PL）光谱性质，观察到n-Si极强的蓝紫光发射。结果表明，在Al2O3模板中的n-Si，比起PS和丙酮中的发光峰值波长向短波方向“蓝移”，而且半峰全宽（FWHM）也相对变窄。实验现象表明，量子限制效应（QCE）对样品的PL性质有苇要作用，并用QCE对样品的发光“蓝移”现象进行了解释。     

用脉冲腐蚀制备发光多孔硅

采用脉冲腐蚀方法，研究多孔硅的动态腐蚀过程，测定了动态电流和时间的关系，提出并讨论了动态腐蚀机理．用脉冲腐蚀制备得到发光多孔硅，与直流腐蚀相比较，脉冲腐蚀能得到均匀性更好、发光更强的多孔硅，而且ＰＬ峰位有一定的蓝移，我们认为脉冲腐蚀是一种更优秀的制备方法，并对此作了初步的讨论．     

锗硅超晶格和多孔硅中的分波发光

锗硅超晶格和多孔硅的大量实验分析表明，其发光性能既不能用间接带隙来解释，也不同于直接光跃迁。本文通过波函数的谐波分析和表面化学键诱生的能带混合研究得出这两种材料中都可能产生出直接带隙分波，从而得到直接光跃迁。运用这种分波发光模型，解释了锗硅超晶格和多孔硅的大量实验结果。最后比较了这两种材料能带工程中的物理效应和化学效应，提出了综合此两效应优化设计新发光材料的新方法。     

多孔硅的发光机理及应用

对多孔硅的发光机理和应用前景作了详细介绍。     

硅发光研究进展

硅是间接带隙半导体, 不能有效地发光.量子理论、超晶格理论和纳米技术的发展,给硅基发光研究提供了理论的和技术的支撑.研究者通过不同的途径去实现硅的有效发光:多孔硅、纳米硅、Si/SiO2超晶格、计算化设计与硅晶格匹配的直接带隙半导体.文章报道了这些方面的最新研究进展.     

多孔硅量子约束效应导致的红外多光子激发荧光

采用超短脉冲近红外光(1.06μm)激发,首先在多孔硅表面观察到了较强的可见区荧光产生.荧光强度与激发光强度的三次方关系表明,有效的荧光产生起源于三阶非线性光学效应的增强.对多孔度低的样品观察不到这种荧光发射.通过与多孔硅的紫外光(355 nm)激发谱的比较,我们把这种有效的多光子激发过程归结为来源于多孔硅的量子约束效应.     

多孔硅的制备和发光特性

本文叙述了多孔硅的制备、多孔形态层的形成机理,以及多孔硅的光致发光现象和理论解释,并且讨论了目前存在的一些问题。