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.     

氢等离子体气氛中退火多孔硅的表面和光荧光特性

用电化学腐蚀法制备了多孔硅(PS),在氢等离子体气氛中不同温度下对多孔硅样品进行了退火处理,并进行了光致发光(PL)谱和原子力显微镜(AFM)表面形貌的测量。不同退火温度给PS表面形态带来较大变化,也影响了其PL谱特性。在退火的样品中观察到的PL谱高效蓝光和紫光谱带,我们认为主要源于量子限制发光峰和非平衡载流子被带隙中浅杂质能级所俘获而引起的辐射复合所产生的。在420—450℃退火处理的多孔硅的PL谱上观察到了一个未见诸于报道的紫光新谱带(3．24eV,382nm),其发光机理有待于进一步研究。     

发光不衰减的多孔硅

用一种新的方法制备出了具有不同衰减的光致发光特性的多孔硅。如此制备的多孔硅新鲜样品,其发光峰位强度比普通多孔硅高２￣２．５倍,将样品在室温下暴露于空气中,其发光强度在前４个月中单调增加,然后达到饱和。在随后的８个月中,没有观察到发光衰减,发光峰位也没有发生变化,这种发光稳定性被归因子于多孔硅表面所形成的稳定的Ｆｅ－Ｓｉ键。文章探讨了发光不衰减、峰位不蓝移的机理,并为多孔硅发光的量子限域模型提供了强     

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。     

多孔硅的电荷存贮现象

Uhlir[1]和Tunner[2]发现多孔硅(PS)以来,对其形成机制,电化学特性等进行了深入细致的研究.特别是近年Canham[3]观察到PS的可见光致发光现象后,PS的光电特性成为人们研究的焦点.在我们的研究中,首次观察到PS具有存贮电荷的能力.     

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…     

多孔硅后处理对其镶嵌染料光学特性的影响

对多孔硅进行真空退火处理和暴露大气快速退火处理,将有机染料香豆素102(C102)镶嵌其中,研究镶嵌复合膜发光特性的变化。通过比较多孔硅退火处理前、后傅立叶红外(FT-IR)吸收光谱的变化,从多孔硅与镶嵌染料分子间的能量传递方式角度出发,解释了PS表面态氧化能改善镶嵌复合膜发光特性的原因。实验通过改变多孔硅表面态,提高了复合膜的发光效率和多孔硅基体的透明程度,证明了多孔硅是一种良好的载体,在发展固体激光器方面有一定的应用,同时为实现硅基蓝绿发光开辟一条新的途径。     

多孔硅发光机理的新探索

自从９０年代初次发现多孔硅发射可见光的现象以来，人们在其发光机理和可能的技术应用上作了许多工作，而发光机理则是开发实用器件的重要前提，该文在对当前研究动态作介绍之后，分析了一个涉及载流子在约束态和表面态之间转移的综合的多孔硅发光模型，并在研究固态接触的多孔硅发光二极管结构的瞬态特性之后，提出了载流子注入，约束和复合机理的定性假设。     

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：     

储存初期多孔硅膜龟裂现象的显微观测与分析

用显微镜观察到多孔硅薄膜在空气中储存初期的龟裂现象，揭示了发光畴区周围裂缝的来源，初步了探讨了龟裂现象的成因。．     

多孔硅／激光染料复合体的发光

将激光染料分子有效地嵌入多孔硅中，获得多孔硅／染料分子复合体，嵌入微量梁料分子时，复合体的发光兼有多孔硅和激光染料两者的发光特征，增加染料分子的嵌入量，复合体的发光增强，荧光的时间响应快、脉宽窄，主要表面为激光染料的发光特性。     

硅表面硅镱键合与量子级联结构的发光

用纳秒强激光脉冲制备了纳米硅和硅表面的硅镱键合结构,检测了纳米硅表面硅镱键合的发光特性,并对这种结构相应的光致发光(PL)和电致发光(EL)的动力学机理进行了研究。观察到纳米硅表面硅镱键合在700nm附近尖锐的强发光峰,结合第一性原理计算认为是硅镱键合在弯曲纳米硅表面的局域态发光;利用纳秒脉冲激光沉积技术(PLD)制备多晶硅薄膜,发现由硅镱界面的失配形成表面的突触,其上的硅镱键合产生带隙中的电子局域态,该局域态发光分布在1250~1650nm波长范围,有增强的EL发光;用PLD方法制备硅镱多层膜量子级联结构,测量到光通信窗口的多个发光峰,并观察到随膜层数增加且发光峰增多。     

利用共溅射方法实现硅基材料上的纳米Ge的可见光发射

如何实现硅基材料的发光,一直是很受重视的一个研究方向。以往是通过硅基外延生长直接带隙材料或锗硅超晶格的途径实现Si基材料发光。90年代初发倪的多孔硅发光[1],引起人们的广泛关注,对多孔硅的制备工艺、发光特性、机理和定性以及可能的应用等方面进行了广泛的研究。但至今尚没有阐明发光机理,而且多孔硅存在结构脆弱、对环境敏感、不易实现电注入等问题。     

硅量子点发光的激活及其物理模型研究

在真空或惰性气体中制备的硅量子点发光很弱,硅量子点表面被氢较好钝化后的发光也不强.硅量子点表面的硅氧键或硅氮键能破坏这种钝化并在带隙中形成局域电子态,在局域电子态对应的激活中心有很强的发光.可以用这种方式构建发光物质,控制硅量子点表面的键合可获得不同波长的发光.在硅量子点的发光激活处理过程中,退火是很重要的环节.对于硅量子点发光激活的机理,本文给出了相应的物理模型.实验证明,在600和700 nm波长附近观察到了激活硅量子点的受激发光,在1500 nm到1600 nm波长范围观察到了激活硅量子点的较强发光.     

少子寿命和表面形貌与多孔硅发光性能的关系

研究了不同时间腐蚀的多孔硅的光致发光性能与多孔硅的表面形貌和少子寿命之间的关系。结果表明,多孔硅的发光来自与氧空位有关的缺陷,而多孔硅表面的氢原子能够钝化多孔硅表面的非辐射中心从而提高多孔硅的发光效率。多孔硅的空隙度随腐蚀时间的延长而增大,这也导致了多孔硅的少子寿命的降低,从而造成多孔硅的光致发光效率随多孔硅空隙度的增大以及少子寿命的降低而提高。另外,原子力显微照片表明长时间的腐蚀使多孔硅表面层被化学腐蚀,从而降低了多孔硅表面的粗糙度。     

金刚石膜/多孔硅复合材料的性能表征

提出了一种新颖的多孔硅表面钝化技术,即采用微波等离子体辅助的化学气相沉积（MPCVD）方法在多孔硅上沉积金刚石薄膜。采用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光 谱仪和荧光分光度计对多孔硅及金刚石膜的表面形貌、结构和发光特性进行了表征。结果表明采用微波等离子体化学气相沉积法可在多孔硅基片上形成均匀、致密、性能稳定且对可见光具有全透性的金刚石膜。金刚石膜与多孔硅的复合,大大稳定了多孔硅的发光波长和强度,同时增强了多孔硅的机械强度。     

矫顽力可调的多孔硅基Fe膜

采用电化学腐蚀法制备了不同多孔度的多孔硅(PS),再通过磁控溅射法在该PS衬底上沉积了一定厚度的Fe膜;并对样品进行了X射线衍射的结构分析、扫描隧道显微技术的表面形貌观察和磁光克尔效应的测量.发现在同一Fe膜厚度下，相对于参考样品硅上的Fe膜，多孔硅上Fe膜的矫顽力更大;同时观察到多孔硅基Fe膜随着PS多孔度的增加，矫顽力相应变大;而对于多孔度相同的多孔硅基样品,随着Fe膜厚度的增加矫顽力却逐步减小.得出了多孔硅特有的海绵状疏松结构能有效调节Fe膜矫顽力大小的结论. 关键词： 多孔硅 海绵状结构 Fe薄膜 矫顽力     

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：     

多孔硅衬底上溅射沉积SiC:Tb薄膜的光致发光行为

在多孔硅衬底上用射频溅射法沉积了非晶的SiC:Tb薄膜. 对样品在N2中进行了不同温度的退火处理. 用傅里叶红外变换谱分析了样品的结构.用荧光光谱仪测试了样品的光致发光，在紫外、可见光区域观测到了强的发光峰.发现随着衬底加热温度和样品退火温度的变化，发光峰有明显的强度变化和微弱的蓝移现象.分析了产生这种现象的机理，得出了紫外区域的发光峰是由于氧缺乏中心引起的，而可见区的发光是由于Tb离子产生的. 关键词： 碳化硅 光致发光 氧缺乏中心 多孔硅     

CdS纳米颗粒填充的自支撑多孔硅光致发光特性

为了研究CdS纳米颗粒填充的自支撑多孔硅的光致发光特性,选用电阻率为0.01~0.02Ω·cm的P型硅片,先采用二步阳极氧化法制备自支撑多孔硅,再利用电泳法将CdS纳米颗粒填充入该自支撑多孔硅中.采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析、X射线衍射分析、光致发光谱分析对所制备样品的形貌、相结构、组份及发光性能进行研究.实验结果表明:自支撑多孔硅内部成功填充了CdS纳米颗粒,该CdS纳米颗粒衍射峰为(210);CdS纳米颗粒填充的自支撑多孔硅光致发光峰峰位发生红移,且从570nm转移到740nm;电泳时间直接影响CdS纳米颗粒的填充量,导致相关的发光峰强度及发光峰位明显不同.