提高多孔硅传感特性的一种新方法(英文)

研究了多孔硅(PS)吸附有机溶剂分子后对多孔硅荧光谱的淬灭效应。结果表明:淬灭多孔硅发光的有机溶剂分子是极性分子,有机溶剂分子的极性不同对多孔硅发光的淬灭程度也不同,且有些有机溶剂分子吸附氧化多孔硅比吸附多孔硅引起的发光淬灭具有更好的可逆性和选择性;用含有胺基的正丁胺(CH3CH2CH2CH2-NH2)作碳源,用射频辉光放电等离子系统在多孔硅表面沉积c n膜对多孔硅进行钝化处理后发现:其电致发光强度明显增强,发光峰位兰移,且在大气中存放60天后,其电致发光谱强度基本不衰减,峰位不再移动。经钝化处理的器件较未经处理的器件具有小的串联电阻Rs和低的驱动电压。这为提高多孔硅的传感特性提供了一种新方法。     

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650nm,发光器的面积为1cm^2,启动正向电压在14－30V,电流约300mA。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250h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。     

多孔硅的电荷存贮特性与光电压滞后衰减

自从Canham[1]在1990年报道了多孔硅的光致发光以来,人们便开始了多孔硅的发光特性及其发光机理的研究[2,3].我们在获得多孔硅材料的基础上,曾首次报道了多孔硅光电压的滞后衰减现象[4].在本文中主要对如上实验结果进行了分析和探讨.     

多孔硅的光学非线性效应

自从1990年英国皇家信号与雷达研究所的Canham发现了多孔硅的可见光发射现象以后[1],在国际上掀起了一股多孔硅发光研究的热潮.继光致发光以后,有好几个研究组已观察到多孔硅的固态电致发光[2],这是向多孔硅在光电子器件的应用方向迈出的一大步.对于多孔硅的发光机理,虽然多数人倾向于认为这是一种量子线或量子点结构的限制效应,但也有一些与之相矛盾的实验结果,以致提出了一些其他的可能机理,如 SiH2或Si6O2H5聚合物,a-St,应变和杂质的作用等.所以要最终确定多孔硅的发光究竟是否是一种量子限制效应,还有待于提供进一步的实验事实. 另一…     

多孔硅的电致发光

９０年代安发展起来的发光多孔硅材料在发光的全色性，电致发光的效率以及稳定性等方面取得不少重要进展。介绍了几种多孔硅发光二极管结构及有关的电致发光机理，从共进展的速度以及目前已达量子效率＞１０＾－＾４的水平来看，其进入实际应用的前景是乐观的。     

多孔硅的形成与发光

本文综述了有关多孔硅(Porous Silicon,简称PS)某些新近的研究成果,包括多孔硅的形成、光致发光和电致发光,着重介绍多孔硅的形成和发光过程的量子尺寸效应.     

多孔硅的光生伏特效应

多孔硅(PS)的可见光致发光的发现[1],引起人们对PS的光电特性及其在光电器件上应用可能性的广泛探索.已报道用PS制成发出可见光的电致发光器件[2]及高灵敏的光探测器件[3].本文将报道PS层与金属接触,光照时能出现很强的光生伏特效应,利用这一特性有可能制成高效的光电转换器件.     

蓝光发射和红光发射多孔硅的XPS分析

绿色发光多孔硅在空气中经两种不同的氧化处理分别得到红色发光和蓝色发光.X射线光电子能谱分析显示红色发光多孔硅中含有一定比例的Si、SiOx(x=1～2)以及少量的氟化物;蓝色发光多孔硅的主要成份是SiO2及少量的氟化物.红处透射谱显示蓝光发射多孔硅几乎只存在Si-O-Si峰,而红光发射多孔硅除主要有Si-O-Si峰外,还有明显的SiHx峰.分析表明多孔硅中的蓝光发射来源于SiO2中的缺陷中心.     

多孔硅蓝光发射与发光机制

在制备出光致发光能量为２．７ｅＶ的发射蓝光多孔硅的基础上对它进行了较系统的研究：测量了它的光致发光时间分辨光谱，用傅里叶交换红外光谱分析了其表面吸附原子的局域振动模，研究了γ射线辐照对其发光的影响，并与发红、黄光的多孔硅作了对比，通过空气中长期存放、激光和紫外线照射的方法，研究了光致发光峰能量为２．７ｅＶ的多孔硅发光稳定性．我们及其它文献中报道的多孔硅蓝光发射的实验结果与量子限制模型矛盾，但能用量子限制／发光中心模型解释．我们认为多孔硅的２．７ｅＶ发光是多孔硅中包裹纳米硅的ＳｉＯ_x层中某种特征发光中心引起的． 关键词：     

电致发光色纯性增强的硅基有机微腔

报道了硅基有机微腔的电致发光（EL）.该微腔由上半透明金属膜、中心有源多层膜和多孔硅分布Bragg反射镜（PS DBR）组成.半透明金属膜由Ag（２０nm）构成，充当发光器件的负电极和微腔的上反射镜.有源多层膜由Al (1 nm) / LiF(05 nm) /Alq3/Alq3:DCJTB/NPB/CuPc/ITO/SiO2组成，其中的Al/LiF为电子注入层，ITO为正电极，SiO2为使正、负电极电隔离的介质层.该PS DBR是采用设备简单、成本低廉且非常省时的电化学腐蚀法用单晶Si来制备的；该PS 关键词： 电化学腐蚀 电致发光 窄峰发射 硅基有机微腔     

多孔硅的后处理及其发光特性

采用一种新颖而简便的方法,改善多孔硅的发光特性。该方法包括酸处理和阴极还原两步。实验证明通过对多孔硅进行酸处理,能有效提高多孔硅的发光强度;通过对多孔硅进行阴极还原处理,能明显改善多孔硅的发光稳定性,而且发光强度也得到了提高。综合酸处理和阴极还原两技术的特点,对所制备的多孔硅立即先进行酸处理,然后再对其进行阴极还原处理,结果表明该方法能较好地提高多孔硅的发光效率和发光稳定性。而且还对其发光机制进行了探讨。     

金刚石薄膜电致发光研究

报道了金刚石薄膜电致发光现象.为进一步提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,分别采用了硼氮双掺杂法和稀土掺杂法制备出了金刚石薄膜电致发光器件,并采用低电容率的本征金刚石薄膜和氧化硅薄膜为绝缘层的夹层式器件结构.研究结果显示:采用稀土铈掺杂可以有效地提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,其蓝区最大电致发光强度可达3.5 cd/m2;采用低电容率绝缘膜的夹层式结构,能有效地提高电子进入发光层时的能量,并有助于提高器件发光的稳定性和发光寿命.     

硅基掺锰富硅氧化硅薄膜的电致发光

硅光子学中的关键问题是研制高效率的硅基光源,文章为此提出了一种实现硅基发光的方法。采用共溅射的方法在n＋型重掺杂硅衬底上制备了富硅氧化硅（SiO2∶Si）薄膜,然后用热扩散法进行了锰（Mn2＋）掺杂和光学活化。高分辨透射电镜观察表明薄膜中形成了3～5 nm的硅纳米晶体。该薄膜在紫外光照射下发射出明亮的绿光,光致发光谱峰位在524 nm（2.36 eV）,一般认为这是来自Mn2＋能级4T1 →6A1基态跃迁的绿光辐射;其荧光寿命为0.8 ms。将该掺锰富硅二氧化硅（SiO2∶Si∶Mn2＋）做成电致发光结构,在低反偏电压下观察到近乎白色的电致发光（EL）,光谱范围覆盖了400～800 nm。研究表明,该电致发光谱来源于薄膜中的Mn2＋以及氧化硅中的缺陷发光中心两者光谱的叠加;Mn2＋的发光是靠薄膜中的热电子来激发的;并由此探讨了薄膜中的硅纳米晶体在电致发光过程中的作用。     

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：     

多孔硅光致发光峰半峰全宽的压缩

硅发光对于在单一硅片上实现光电集成是至关重要的.目前已有的使硅产生发光的方法有:掺杂深能级杂质、掺稀土离子、多孔硅、纳米硅以及Si/SiO₂超晶格.声空化所引发的特殊的物理、化学环境为制备光致发光多孔硅薄膜提供了一条重要的途径.实验表明,声化学处理对于改善多孔硅的微结构,提高发光效率和发光稳定性都是一项非常有效的技术.超声波加强阳极电化学腐蚀制备发光多孔硅薄膜,比目前通用的常规方法制备的样品显示出更优良的性质.这种超声波的化学效应源于声空化,即腐蚀液中气泡的形成、生长和急剧崩溃.在多孔硅的腐蚀过程中,由于超声波的作用增加了孔中氢气泡的逸出比率和塌缩,有利于孔沿垂直方向的腐蚀,使多孔硅光致发光峰的半峰全宽压缩到了3.8nm.     

获得多孔硅蓝绿光发射的新方法

对多孔硅进行“胺液浸泡＋快速热氧化”处理,光致发光谱显示,经处理样品的发光峰值波长短到５００ｎｍ,而且在干燥空气中存放１６０ｄ后,发光强度变化很小．红外吸收谱表明,处理后的多孔硅的主要成分是硅和氧,胺液没有在发蓝绿光的样品中留下残迹．电子自旋共振谱表明,这种蓝绿光样品有相当低的悬挂键密度．这些结果揭示,量子限制效应和表面态在多孔硅蓝绿光发射中起着关键性的作用．这种制备发蓝绿光样品的方法简单易行,成功率可达７０％．     

多孔硅的拉曼光谱研究

本文研究了多孔硅的拉曼光谱随激发激光功率的变化 ,发现当激发光的功率较低时 ,多孔硅的拉曼光谱在 5 2 0cm- 1附近为一单峰。随着激光功率的增加 ,该单峰向低波数移动且半高宽增大 ,当继续增大激光功率时 ,该单峰分裂为双峰 ,位于低波数一侧的拉曼峰随着激光功率的增大而进一步向低波数移动。多孔硅的拉曼光谱随着激光功率的变化是一个可逆的过程。这一结果表明 ,低波数拉曼峰的位置既不能作为多孔硅颗粒尺寸的量度 ,也不能只把低波数的拉曼峰作为多孔硅的特征。我们认为激光诱导多孔硅中LO和TO声子模的简并解除是观察到双峰的主要原因。     

多孔硅表面形貌的观测和探讨

一、引言多孔硅室温下较强的光致发光现象给全硅大规模光电集成电路和硅基发光器件的开发带来曙光，但要把它变为现实仍有许多问题要解决，就以发光机理为例，仍有不同意见[1].为此必须深入研究其特性，为探讨发光机理提供依据.已有作者观察到发光畴区[2]，测得多孔硅成分近于二氧化硅[3]，观察到快和慢的发光带[4]以及证实自然氧化引入新的表面态[5]等.但迄今为止测量的均为晾干后的多孔硅，而未深究在空气中贮存干燥过程中形貌的变化.本文对多孔硅在空气中贮存初期表面形貌的变化做了显微观测和探讨.还尝试测量了多孔硅／硅的界面特性.二…     

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：     

交流电致发光屏功耗测量

本文分析了目前测交流电致发光屏功耗通用的补偿法所存在的问题,并通过计算导出此法适用的范围.在此基础上设计了交流电桥法,直接测量发光屏等效电阻和等效电容,通过等效电阻计算发光屏功耗.这样,克服了补偿法存在的问题,并在一定程度上消除了发光屏非线性阻抗特性对功耗测量的影响.