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.     

原位椭圆偏振光谱研究多孔阳极氧化铝初期生长过程

根据铝阳极氧化初期不同阶段Al-H2SO4体系的界面特征建立多个光学模型,并采用有效介质近似解析了高时间分辨率的原位椭圆偏振光谱数据,详细获得铝阳极氧化初期的Al2O3-Al界面层、Al2O3阻挡层以及多孔层组成、厚度变化的动态信息.根据光学模型及计算结果,可以清楚地分辨铝阳极氧化过程中的阻挡层形成、孔洞萌生、孔洞发展以及多孔层稳定生长等4个阶段.在多孔层稳定生长阶段,阻挡层厚度及多孔层孔隙率几乎不变,而多孔层厚度随时间线性增长,其速率为5.8nm·s-1.     

多孔硅微腔的光学特性和环境污染物检测

利用电化学刻蚀,制备了由一个Fabry-Perot微腔夹于两个Bragg反射镜中的多孔硅微腔光学晶体.扫描电子显微镜（SEM）清晰揭示了这种结构的＂三明治＂式物理构造.通过改变阳极氧化参数,可以调节这种结构的光学特性.而通过合适的热氧化和表面化学修饰,这种结构可以用于环境污染物（如挥发性有机物乙腈、甲苯、环己烷、三氯甲烷、丙酮、乙醇的蒸汽和室内装修气体甲苯、氨气、甲醛）的光学传感检测.其中,热氧化和化学修饰过程由傅里叶红外光谱（FTIR）得以证实,而传感过程则通过修饰后的多孔硅微腔对目标分析物的光学响应得以实现.这种基于多孔硅微腔的光学传感器具有良好的稳定性、敏感性和选择性,因此在气体传感和环境检测中具有广阔的应用前景.     

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.     

硅基超薄多孔氧化铝膜的制备

将二次阳极氧化法应用于硅基铝膜的制备, 在草酸溶液中得到了厚度可控的硅基超薄多孔氧化铝膜(PAM), 厚度小于100 nm. 实验中记录了氧化电流随时间的实时变化曲线, 发现硅衬底的氧化电流在大幅下降前有一小幅波动. 对应于Al/Si界面的氧化过程中, 孔洞底部之间的残留铝岛被优先氧化, 可将此作为终止铝氧化的标志. 扫描电镜(SEM)观察表明, 二次氧化提高了孔洞分布的均匀性, 使得孔在一定的区域内呈现有序六角分布.这种模板可进一步用于硅基纳米器件和纳米结构的制备.     

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。     

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。     

基于多孔硅的葡萄糖光学传感器

本实验通过对多孔硅硅表面涂敷一层智能凝胶~([1～3]),并在凝胶内包埋上葡萄糖氧化酶,使多孔硅.壳聚糖凝胶复合材料对葡萄糖分子产生体积溶胀响应,由于多孔硅及凝胶均对光有较好的反射性能,凝胶的溶胀过程产生Fabry-Perot薄膜反射干涉光谱的变化,将反射干涉光谱进行傅立叶变换后,可实时监测凝胶层薄膜的溶胀响应.     

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。     

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。     

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。     

基于纳米多孔薄膜光学干涉的光学传感器

光学传感器是一种利用光把介质与目标分子的相互作用转换为光信号的装置.光学干涉是光学传感器中常用的技术,具有无需标记、无破坏性、响应迅速等优点.在光学传感器中光的干涉主要源于从单层薄膜上下表面反射的光或者从多层薄膜各个界面处反射的光.由于纳米多孔薄膜具有较高的比表面积,将其应用于传感器中能够提高传感器的灵敏度、降低检测限.常见的薄膜类型主要有单层、双层、多层（光子晶体）等.本文综述了多孔硅、阳极氧化铝、二氧化钛、金属有机骨架等纳米多孔薄膜材料的光学干涉在传感器中的应用,并对其进行了展望.     

利用钛保护层在ITO电极上直接制备大面积的超薄氧化铝膜

通过磁控溅射并引入钛保护层, 利用在0.3 mol·L^-1硫酸中20 V电压下二次阳极氧化, 在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上直接制备了超薄(约140 nm, 为阳极氧化前Al厚度的一半)、大面积(约4 cm²)的多孔阳极氧化铝(AAO). 扫描电子显微镜结果表明生成的微孔与衬底垂直, 孔径和孔间距分别约为30和60 nm. 我们发现钛保护层的作用是提高了Al层的附着性并且防止ITO被腐蚀, 在此体系中钛不能被其它的金属如铬、金、银或铜代替. 紫外-可见光谱透过率结果显示在阳极氧化过程中Ti被氧化成为透明的TiO₂, 利用10-20 nm的钛保护层以及二次阳极氧化过程, 能够保证高透明度. 在ITO上直接制备的这种透明、有序的AAO纳米结构在光子学、光伏领域和纳米制备等方面具有潜在应用.     

多孔阳极氧化铝膜的制备研究

在直流恒压下,在不同的酸性溶液中对铝片实施两步阳极氧化制备多孔氧化铝膜,在磷酸溶液中制得的模板孔径大,并且电解时间缩短,加快了制备模板的过程。同时利用阳极氧化初期电流密度的变化,分析了多孔氧化铝膜的形成机理。     

两步法制备多孔硅及其表征I:恒电流法(英文)

本工作通过采用电化学极 -化学氧化两步法在 1:1氢氟酸和乙醇溶液中制备出孔径约为 1～ 2 μm ,厚度大经为 6～ 10 μm的多孔硅样品 .首先将 0 .0 3A/cm2 的恒电流施加到p( 10 0 )硅片一段时间 ,然后将该硅片浸到 2 0 %的硝酸溶液中氧化一段时间 .通过此方法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 .所有制备出的多孔硅结构均有光致发光现象 .老化的多孔硅样品 (在干燥器放置一年 )的光致发光谱峰强度明显增强 ,但分别经过苯乙烯和十六碳烯 ( 1)两种有机溶剂处理 1h后的老化多孔硅样品的光致发光强度却没有显著改变 .     

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/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。     

CoNi-PVP复合催化剂的制备及对乙醇电催化氧化性能研究

采用还原-高分子稳定剂(PVP)络合保护的方法制备用于催化乙醇氧化的纳米复合材料CoNi-PVP.通过红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜能谱(SEM-EDS)等技术对纳米复合催化材料进行表征.结果显示,得到的产物为Co,Ni纳米线,直径3～5 nm,长度约100 nm.利用循环伏安和计时电流法测试了其在碱性介质中对乙醇电化学氧化的催化能力.CoNi-PVP-C电极中的Co、Ni金属含量为2%,PVP∶CoNi物质量比为5∶1时,对乙醇的电化学氧化有最佳催化活性.     

氧化钒/多孔硅/硅结构的微观形貌、纳米力学及温敏特性

采用电化学腐蚀法在硅基片表面形成多孔硅, 利用直流对靶反应磁控溅射方法在不同电流密度条件下制备的多孔硅样品表面上溅射沉积了VOx薄膜, 获得了氧化钒/多孔硅/硅(VOx/PS/Si)结构. 采用场发射扫描电镜(FESEM)观测多孔硅及VOx/PS/Si结构的微观形貌, 采用纳米压痕仪器测量VOx/PS/Si结构的纳米力学特性, 通过电阻-功率曲线分析研究其温度敏感特性. 实验结果表明, 在40和80 mA·cm-2电流密度下制备多孔硅的平均孔径分别为18和24 nm, 用显微拉曼光谱法(MRS)测量其热导率分别为3.282和1.278 kW·K-1; VOx/PS/Si结构的电阻随功率变化的平均速率分别为60×10⁹和100×10⁹ Ω·W-1, VOx/PS/Si结构的显微硬度分别为1.917和0.928 GPa. 实验结果表明, 多孔硅的微观形貌对VOx/PS/Si结构的纳米力学及温敏特性有很大的影响, 大孔隙率多孔硅基底上制备的VOx/PS/Si 结构比小孔隙率多孔硅基底上制备的具有更高的温度灵敏度, 但其机械稳定性也随之下降.     

碳纤维基PtPb阳极催化剂的制备及其电催化性能

以静电纺丝技术与烧结工艺相结合的方式制备了碳纤维基PtPb纳米催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段对其进行了表征。结果表明,在预氧化温度为300℃、碳化温度为800℃的条件下,所制备的PtPb阳极纳米催化剂结晶程度好、比表面积大,粒径约为3.05 nm,催化活性颗粒均匀分散在多孔碳纤维骨架上。采用循环伏安法(CV)及交流阻抗(EIS)评价了该催化剂对乙醇氧化反应的电催化性能。结果表明,最大峰电流密度达到125 mA/cm2,电荷转移电阻相较于700℃下降了近60%。