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《中南大学》 2008年
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多孔硅的制备及其光致发光性能研究

徐大余  
【摘要】: 硅基发光材料是近年迅速发展起来的一类新型光电信息材料。多孔硅(porous silicon,PS)由于其在室温下具有很强的发光性能,而受到科研界的普遍关注,一旦其能够实现高效且稳定的光致发光和电致发光,将有望在硅基光电子集成技术中发挥重要作用。 本文采用传统的电化学阳极腐蚀法制备p型多孔硅(p-PS),研究了室温下PS在200~700nm范围内3D荧光光谱,得到了PS在可见区的荧光峰位。系统研究了阳极腐蚀条件(腐蚀时间、氢氟酸浓度、电流密度以及p型硅片的掺杂浓度)对PS室温可见区光致发光性能和形成PS孔径特点的影响。结果表明,腐蚀时间和电流密度的增加以及HF浓度和掺杂浓度的减小,都能引起PS的PL峰位蓝移,而PS发光强度的变化则较为复杂,并根据量子限制效应和PS的形成机制对此进行了解释。 有别于常见的阳极腐蚀加光照协助的方法制备n型多孔硅(n-PS),本文采用基于霍尔效应的办法在n型硅衬底上腐蚀制备n-PS,并对所制得的n-PS发光性能和孔结构进行了分析。结果表明基于霍尔效应制备的n-PS具有很强的发光性能,且随着外部磁感应强度的增加,形成PS孔隙率增大且PS层变厚,磁场作用明显增强PS的发光效率。此外,还应用了数字图像处理与分析技术,探讨了一种基于SEM照片计算多孔硅样品孔径分布和面孔隙率的新方法,其所得结果与实验测试结果相近。 在PS上采用电化学阴极沉积金属Ag,力图形成比Si-H终止键更稳定的化学键Si-Ag,钝化其表面,来改善多孔硅的发光性能。实验结果表明,沉积电流密度和PS表面亲、疏水性对沉积Ag形式和均匀性有一定的影响。沉积Ag覆盖在多孔硅表面与硅形成Si-Ag键,稳定的Si-Ag键能够有效地抑制硅悬键的形成,减少非发光中心,从而抑制发光强度的衰减和稳定发光性能;过量的Ag沉积会使PS发生荧光猝灭现象。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘春阳;纳秒脉冲激光诱导单晶硅材料荧光效应的研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 蔡永梅;方形硅纳米孔洞的制备及应用研究[D];郑州大学;2011年
2 刘沛佳;多孔硅制备法及其发光性能研究[D];郑州大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 董西英;邵明珠;;超晶格中带电粒子的相干电磁辐射[J];半导体光电;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 王莹莹;;硅片去边工艺的研究[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
9 关守平;韩钢;石群;尤富强;;硅单晶锭加工测量方法及仪器开发[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
10 章文军;许禄;;稀土有机化学物专题数据库的设计和建设[A];中国化学会第27届学术年会第15分会场摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯智尧;几种稀土含氧酸盐发光材料的静电纺丝法制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨爱玲;单个油气包裹体检测技术及应用[D];中国海洋大学;2010年
4 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
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7 卫秀成;核壳结构纳米功能复合材料的制备、结构及性能研究[D];兰州大学;2010年
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10 梁晓峦;白光LED用稀土离子/过渡金属离子掺杂发光玻璃的制备及性能研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 易敏;钨酸盐基荧光粉的制备及性能研究[D];广西师范学院;2010年
2 张秀芳;硅、锗切割片的损伤层研究[D];浙江理工大学;2010年
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4 明奇;双槽电化学腐蚀制备多孔硅及其发光性能研究[D];郑州大学;2010年
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9 王芳;Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电纳米管的制备与表征[D];湘潭大学;2010年
10 袁文辉;稀土掺杂硅酸盐的发光性能及长余辉调控[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶好华,叶志镇,黄靖云;硅发光研究进展[J];半导体光电;2002年01期
2 冯异;赵军武;高芬;;多孔阳极氧化铝模板合成纳米点阵列的研究进展[J];半导体光电;2006年02期
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4 汪开源,唐洁影;多孔硅发光的物理机制──纳米量子限制效应及表面态在发光中的作用[J];半导体光电;1994年04期
5 刘小兵,史向华;后处理对多孔硅可见光发射的影响[J];半导体技术;2001年05期
6 李艳宁,唐洁,饶志军,宋晓辉,胡晓东,傅星,胡小唐;脉冲激光MEMS加工技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期
7 申慧娟;;电化学刻蚀半导体的结构分析[J];微纳电子技术;2008年02期
8 秦国刚,贾勇强;多孔硅发强可见光的新物理模型[J];半导体学报;1993年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 明奇;双槽电化学腐蚀制备多孔硅及其发光性能研究[D];郑州大学;2010年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 顾小勇;减反特性的微纳复合结构的制备和研究[D];苏州大学;2013年
2 王维;硅纳米洞/线的制备及应用于SERS基底的研究[D];郑州大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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1 王念;钒酸盐低维纳米材料的合成、结构及性能研究[D];武汉理工大学;2007年
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2 秦文静;脉冲激光液相烧蚀法制备硅纳米晶及其发光性能的研究[D];天津大学;2007年
3 孙超;溶胶—凝胶AAO模板法制备ITO准一维纳米结构[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 李陆柯;氧化锌基纳米发光材料的制备及其光学性能的研究[D];中南大学;2011年
5 谢清水;不同形貌氧化锌的制备、结构与性能[D];兰州大学;2012年
6 刘英;稀土钨钼酸盐的制备、结构与性能研究[D];中南大学;2012年
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