多孔硅发光峰温度行为的研究

实验研究了多孔硅（Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ）光致发光峰随测量温度的变化,发现发光峰位随温度的移动与发光峰的能量有关。随温度升高,发光峰波长较长的样品它们的发光峰都移向高能,面发光峰能量较高的样品它们的发光峰都移向低能,发光峰波长位于７４０ｎｍ附近的样品,它们的发光峰与测量温度无关。对上术结果的起源作了讨论。     

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.     

多孔硅发光稳定性的改进

采用在热ＨＮＯ₃中对多孔度较低的多孔硅样品进行氧化的方法，我们获得了稳定性和均匀性都较好的多孔硅样品。这是一种不同于快速热氧化且更方便易行的方法。另外还用ＳＥＭ和ＦＴＩＲ对其特性进行了研究。 关键词：     

硅基发光材料研究进展

微电子技术是高技术中的关键技术，硅是微电子技术的基础材料，但是硅是一种非发光材料，为了发展光电集成技术，必须大力发展硅基发光材料，多孔硅是一种有希望的硅基发光材料，它表明纳米晶粒中的量子限制效应对光发射是极有效的，随之涌现出一系列量子限制硅基发光材料，为发展光电子集成提供了新的途径。     

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。     

镶嵌于多孔硅微腔中8-羟基喹啉铝的窄峰发射

利用浸渍法将8羟基喹啉铝(Alq₃)镶嵌到多孔硅微腔中,制备了多孔硅微腔—Alq₃镶嵌膜,研究了多孔硅微腔对镶嵌其中的Alq₃自发发射的微腔效应,观察到了光谱窄化、发光强度增强等现象。镶嵌于多孔硅微腔中的Alq₃荧光光谱的半峰全宽只有15nm,而非微腔样品,即镶嵌于普通的单层多孔硅中Alq₃荧光谱半峰全宽在85nm以上。并且有微腔时Alq₃发光强度比没有微腔时Alq₃发光强度增强一个数量级。随机改变微腔中Bragg反射镜高折射率层的几何厚度可使高反射区展宽,从而更加有效地抑制了多孔硅本身的发光模,使发光色度更纯,但由于峰值透射率减小,导致共振峰强度有所减小。多孔硅微腔有机镶嵌膜有可能成为进一步发展Alq₃在电致发光器件方面应用的一条新途径。     

多孔硅的光致发光机制

人们已经提出了许多解释多孔硅发光的理论模型,每个模型都可以针对某些实验现象做出合理的解释,而对其他的实验结果就可能无法解释甚至相悖,因此多孔硅的发光机制至今仍是需要进一步研究和解决的问题。通过改变阳极氧化的条件,制得了一系列样品,其光致发光谱主要有四个峰。随着制备条件的改变,各个峰位的变化不大,但峰值强度比的变化比较大。随着自然氧化时间的延长,各个峰位的变化很小,有红移也有蓝移,有的则基本不变;而峰值强度的减弱幅度较大,但对应于各个峰位幅度的减弱是均衡的。分析实验现象产生的原因,认为多孔硅的发光是多种发光机制共同作用的结果;多孔硅纳米量子线的一定尺寸分布,不仅使光致发光谱存在一定的带宽,而且也是产生多峰现象的原因之一;多孔硅的结构特征对其发光特性起着决定性的作用。     

一种制备稳定高效光致发光氧化多孔硅的新方法

对比研究了经20%的硝酸、浓硫酸,以及半导体工业中用于氧化清洗单晶硅表面的SC-1(1:1:5,体积比,NH4OH/H2O2/H2O,也称RCA-1)和SC-2(1:1:6的HCl/H2O2/H2O,也称RCA-2)氧化液氧化的多孔硅表面组成以及光致发光性质的差异。发现SC-1氧化液能在几十秒的时间内将多孔硅表面的Si-Hx(x=1～3)氧化掉,形成稳定的氧化层,得到具有较强的光致发光性能的氧化多孔硅。而硝酸、浓硫酸和SC-2液在相同温度下处理10min的多孔硅表面的(O)xSi-Hy振动峰仍很明显,前两者处理后的多孔硅发光强度很弱,SC-1处理后的样品虽然发光较强,但不稳定。结合SC-1的组成和多孔硅表面Si-Hx的性质,对反应结果进行了解释。将SC-1和SC-2结合使用,所得的氧化多孔硅具有强的且稳定的光致发光特性。     

Light Emission and Scanning Electron Microscopic Characterization of Porous Silicon

Optical emission resulting from sputtered species during ion bombardment of porous and oxidized porous silicon targets has been studied. Samples were bombarded with 5‐keV Kr⁺ ions at an incidence angle of 70 degrees, and the light emitted was analyzed over the wavelength range 200–300 nm. The surface morphology was investigated, and the micrographs revealed grooves parallel to the plane of incidence when the porosity was surprisingly observed in the grooves under each pore. The results are discussed as a function of the incidence angle and the porosity of the silicon targets.     

掺钛化学腐蚀法制备发光稳定的多孔硅

本文采用掺钛化学腐蚀法制备出了发光稳定性和均匀性都较好的多孔硅 (PS)。存放和退火试验表明 ,光致发光 (PL)谱峰位不蓝移 ,强度不衰减。多孔硅发光稳定性的提高归因于制备过程中样品表面原位氧和钛的钝化。钛的浓度和腐蚀时间对PL强度有明显影响 ,最佳钛浓度约为 0 0 8mol·L- 1 ,最佳腐蚀时间约为 2 0min。掺钛化学腐蚀法制备的PS的光激发过程符合量子限域机制 ,而其PL过程却与量子限域模型不符 ,这表明其光发射过程不是带 带直接跃迁产生的 ,即存在一个表面态     

平面偏振光激励的多孔硅的光致发光

研究了以掠入射的平面偏振光激励的多孔硅的光致发光。实验结果显示，光的入射角对多孔硅的发光行为影响不大，然而，以ｚ方向偏振光激励的发光强度明显高于以ｘ方向偏振光激励的发光强度。激励光电场相对于样品表面的不同取向引起光致发光的差异，这反映多孔硅的光学性质是各向异性的，也排除了纯粹的硅量子点的集合作为多孔结构的可能性。     

Size Control of Porous Silicon Nanoparticles by Electrochemical Perforation Etching

Size‐controlled porous silicon‐based nanoparticles are prepared by pulsed electrochemical etching of single crystal silicon wafers, followed by ultrasonic fracture of the freestanding porous layer. When high‐current density pulses are applied periodically during the porous layer etching process, a porous multilayer results in which porous layers are separated by thin layers of much higher porosity. Ultrasonic fracture selectively cleaves the porous film along these high‐porosity perforations, providing greater size control and improved yields (by 5x) of the resulting porous nanoparticles. The effect of pulse width and repetition rate is systematically studied: tunability of the average nanoparticle size in the range 160–350 nm is demonstrated.     

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。     

Blue Photoluminescence of Oxidized Films of Porous Silicon

It is found that the films of n ⁺-type porous silicon of low (10–50%) porosity exhibit photoluminescence in the region 400–500 nm after a 5-month storage in an air atmosphere. The spectrum of blue photoluminescence of the least porous but strongly oxidized films has maxima at 417, 435, and 465 nm. The same spectrum structure manifests itself upon the introduction of an Er³⁺- and Yb³⁺-containing complex. The mechanisms of blue photoluminesence are discussed.     

一种新型阳极氧化多孔硅技术

在适当条件下氧化多孔硅是提高多孔硅发光强度的良好途径,提出了一种新型阳极氧化方法,并探讨了该方法所涉及的阳极氧化条件。采用含CH3CSNH2的HF酸水溶液作为氧化剂对初始多孔硅进行了湿法阳极氧化,发现氧化使多孔硅光致发光性质得到极大改善,进而研究了氧化电流、氧化温度、氧化时间等一系列因素对氧化多孔硅光致发光强度的影响,并给出了合理解释。实验发现,在1mA,10min,60℃的氧化条件下,采用阳极氧化技术使多孔硅发光强度增强了18倍。