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《郑州大学》 2001年
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Fe、Co、Ni、Mn钝化多孔硅的制备、表面形貌和光致发光研究

富笑男  
【摘要】: 多孔硅表面钝化和表面形貌的控制技术具有重要的基础和应用研究价值。本 文的第一部分用掺杂度较高的(ρ=3×10~(-2)Ω·cm)、取向为(111)的P型原始 硅片水热制备了Fe、Co、Ni、Mn系列金属钝化多孔硅(MPS),重点研究了在 不同制备条件下MPS的表面形貌和发光特性,取得了一系列新的结果: 1.MPS样品的制备。研究了不同制备条件下(如腐蚀液中不同金属离子浓度, 不同腐蚀时间等)所得样品的表面形貌和发光特性,找到了制备具有最佳表面形 貌和最佳发光性能多孔硅样品的水热腐蚀条件。 2.MPS表面形貌的研究。通过实验发现,MPS的样品的表面均存在相似的结构 畴区,畴区间有明显的边界,畴区内由垂直于表面的、相互独立的结构单元组成。 实验结果表明,降低腐蚀液中金属离子的浓度,增加腐蚀时间可以生长出表面形 貌均匀的多孔硅样品。从而在一定程度上实现了MPS表面形貌的可控性。 3.MPS发光特性的研究。通过分析发现,MPS样品的发光强度及发光峰的半高 宽值依赖于样品的表面形貌的特征,即样品的表面形貌越均匀(指结构畴区、畴 区内基本结构单元的尺寸和基本结构单元排列的规则性),样品发光强度就越强, 发光峰的半高宽值就越小。由此,可以通过改变腐蚀条件人为地控制样品的表面 形貌,并达到改善样品发光性能的目的。 作为对比,在论文的第二部分用HF酸和HF(LiF)+HNO_3水溶液作为水 热腐蚀液,在不同条件下制备了氢钝化多孔硅(HPS),得到了如下结果: 1.HPS样品的制备。用HF酸和用HF(LiF)+HNO_3水溶液作为腐蚀液,分别 用(100)(ρ=15~25 Ω·cm)、(111)(ρ=15~25 Ω·cm)取向的P型单晶 硅片制备了氢钝化多孔硅。 2.HPS样品表面形貌的研究。1)用HF酸制备的和用HF+HNO_3制备的多孔硅 样品表面形貌的对比。结果发现,两者的表面形貌截然不同,前者的表面由大量 的深孔组成,而后者的表面由很多的硅岛组成。造成这一现象的原因可能是由于 郑州大学硕士学位论文 摘 要 制备过程中所用腐蚀液的不同而导致的腐蚀机理的不同。2)用HF+HNO。制备 的多孔硅与MPS样品形貌的对比。两者的表面形貌有相似之处,即都由大量的 硅岛组成结构畴区。但前者表面存在很多尺寸较大的腐蚀坑,而后者没有。前者 表面均匀度不如后者的表面均匀度。3)用HF+HNO3水热制备的多孔硅与用传 统的阳极腐蚀法制备的多孔硅的形貌的对比。前者表面的基本结构单元尺寸比后 者的小一个数量级,并且前者的单元之间排列比较紧密(~lum),而后者的单元 之间的间隙达到 10 u m。 吗 3.HPS发光特性的分析。分析了用水热腐蚀法制备的具有的蓝光发射的多孔硅 _样品在RTO处理前后发光峰整体蓝移并由单发光峰变为两个发光峰的原因,分 析结果表明,上述现象是由于经RTO处理后的样品表面中硅纳米颗粒在整体减 小的同时出现了尺寸分离现象。这一结果说明多孔硅中短波长发射也具有强烈的 尺寸相关性。这为多孔硅发光的量子限域模型提供了新的证据。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TN305

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【引证文献】
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【参考文献】
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