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多孔硅制备法及其发光性能研究

作　者: 刘沛佳
导　师: 李常青
学　校: 郑州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 电化学腐蚀法多孔硅光致发光稳定性处理
分类号: TN304.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 15次
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内容摘要

多孔硅(Porous Silicon,简写为PS)是一种具有纳米多孔结构的硅材料,孔隙度约为60%-90%,在室温下即可发出可见光,PS的这种特性使之成为制造硅基发光器件的潜在材料,引起了广泛的研究兴趣。本文通过电化学腐蚀法制备多孔硅,制备出的PS样品具有较好的均匀性和一致性,在PS制备过程中发现,腐蚀浓度、腐蚀时间以及腐蚀电流密度这三个条件是影响PS样品形貌和发光特性的主要因素,具体表现为：其他两个条件不变,延长腐蚀时间,PS的光致发光(Photoluminescence,简写为PL)强度表现为先增强后减弱,PL峰位向高能段移动,即蓝移趋势；同样,只改变腐蚀电流密度,固定另两个条件,PS样品的PL强度的变化趋势同样为先增强后减弱,同时伴随着峰位的蓝移；腐蚀液浓度对样品PL强度的影响与上述两个条件相同,然而对PL峰位的影响则更为复杂,表现为当HF酸浓度比较小时,PL峰位向低能段移动,即红移；当HF浓度较大时,PL峰位蓝移。通过多组对比试验,可以确定制备多孔硅的较优条件。本文还研究了稳定性处理对PS性能的影响,文中采用了三种稳定性处理方法,它们对PS样品的影响表现为：经阴极还原处理和浓硝酸处理后的样品的PL强度比未经处理的样品有一定程度的增强；阴极还原-强酸处理是对样品先进行阴极还原处理,再进行强酸处理,其处理后的样品相比经单独处理方法的样品,PL强度又有所增强。三种处理方法后,PS样品的PL峰位均表现为蓝移。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-22
  1.1 多孔硅的概述  9-11
  1.2 多孔硅的制备方法  11-13
  1.3 多孔硅的形成机理  13-16
  1.4 多孔硅的光致发光  16-19
  1.5 多孔硅的PL发光稳定性处理  19-20
  1.6 多孔硅的应用前景  20-21
  1.7 本论文的研究内容  21-22
2. 电化学腐蚀法制备多孔硅  22-26
  2.1 实验原理  22
  2.2 制备方法  22-24
    2.2.1 实验装置  22-23
    2.2.2 实验步骤  23-24
  2.3 测试方法  24-26
    2.3.1 光致发光的检测  24-25
    2.3.2 样品形貌的观测  25-26
3. 实验结果及分析  26-33
  3.1 腐蚀时间对样品形貌及PL特性的影响  26-28
  3.2 腐蚀电流密度对样品形貌及PL特性的影响  28-30
  3.3 腐蚀液浓度对样品形貌及PL特性的影响  30-33
4. 多孔硅的稳定性处理  33-42
  4.1 实验原理及步骤  33-35
  4.2 实验结果分析  35-39
    4.2.1 阴极还原处理对多孔硅PL特性的影响  35-37
    4.2.2 强酸处理对多孔硅PL特性的影响  37-38
    4.2.3 阴极还原-强酸对多孔硅PL特性的影响  38-39
  4.3 多孔硅PL发光衰减特性的研究  39-42
5 总结  42-43
参考文献  43-46
附录A  46-47
附录B  47-49
个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果  49-50
致谢  50

多孔硅制备法及其发光性能研究

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