鈰摻雜多孔硅的形貌和光致發(fā)光研究.pdf

1、1990年，英國科學(xué)家Canh鋤首次觀察到室溫下多孔硅強的可見光致發(fā)光，并用量子限制效應(yīng)進行了解釋，使多孔硅迅速成為世界范圍內(nèi)的研究熱點。硅是微電子學(xué)中應(yīng)用最為廣泛的材料，但由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度窄，發(fā)光效率低，因而限制了它在光電子學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。而多孔硅在室溫下強的光致發(fā)光，為實現(xiàn)硅基光電子集成指明了令人振奮的前景。 本文首先綜述了近年來國內(nèi)外在多孔硅及其復(fù)合結(jié)構(gòu)制備及其應(yīng)用方面的研究現(xiàn)狀。主要評述了人們制備多孔硅的

2、工藝和光學(xué)特性方面的研究成果。在此基礎(chǔ)上，本文重點總結(jié)了筆者攻讀碩士研究生期間，以“鈰摻雜多孔硅的形貌和光致發(fā)光研究"為題所做的研究工作。 對多孔硅進行摻雜，以其獲得新的光學(xué)特性，首先需要制備出發(fā)光效率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多孔硅。我們從制備多孔硅入手，通過調(diào)整制備多孔硅的電化學(xué)工藝參數(shù)(電解液濃度、電流密度和腐蝕時間)，使多孔硅樣品的發(fā)光強度達到最大，并對其表面形貌采用原子力顯微鏡進行了表征。我們對多孔硅的發(fā)光機理進行了分析研究，認為

3、光激發(fā)發(fā)生在納米硅顆粒中，光生載流子弛豫到顆粒表面，在表面氧化層中表面態(tài)上輻射復(fù)合而發(fā)光。進一步通過實驗證明，紅光范圍的發(fā)光與Si-O復(fù)合物有關(guān)，可能來源于與氧關(guān)聯(lián)的缺陷中心。 在硅中摻入稀土離子是探索高效硅基發(fā)光材料的途徑之一，而多孔硅以具有大的表面積而成為最有前景的稀土摻雜基質(zhì)。采用電化學(xué)摻雜方法把稀土鈰離子摻入多孔硅孔洞中，原子力顯微鏡照片上顯示多孔硅形貌有所變化。光致發(fā)光譜圖上多孔硅原有的發(fā)光峰強度有所增強，而且還出現(xiàn)了