收藏本站
《兰州大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多孔硅基光电子材料的制备和性能研究

彭爱华  
【摘要】:多孔硅的研究与开发对于实现硅基光电集成电路具有重要意义。稀土掺杂多孔硅可以获得从紫外、可见到红外波段的有效发光,可应用于各类光电器件中。本论文主要在多孔硅的制备工艺改进和稀土掺杂对多孔硅发光性能改善方面开展了工作。同时对多孔硅的整流特性、场发射性质以及多孔硅衬底对薄膜发光材料发光性能的影响进行了研究。得到了以下主要结论: (1) 多孔硅的制备工艺改进:研究了腐蚀电流、退火对多孔硅发光性能的影响;金属(铁)掺杂对多孔硅发光的影响;多孔硅的纳米颗粒在溶液中的发光;湿法腐蚀,可以得到不同波长的多孔硅的发光;发现了制备方法更为简便的镍酸镧电极取代铝电极工艺。 (2) 稀土掺杂对多孔硅发光性能改善:用电化学方法对多孔硅薄膜进行了稀土(Tb、Gd、Pr、Dy、Sc)离子的化学掺杂。利用荧光分光光度计测试了样品的光致发光(PL)特性。用扫描电镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌。用卢瑟福背散射谱(RBS)分析了稀土离子在多孔硅薄膜中的分布情况。结果表明,Tb的掺入显著增强了多孔硅的发光强度,并且发光峰位出现蓝移。这是由于Tb~(3+)的4f能级~5D_4-~7F_3,~5D_4-~7F_2,和~5D_4-~7F_0,的跃迁发光引起的。而在掺入Gd的情况下,则观察到蓝光发射。Dy的掺杂可产生较强的蓝光发射,其强度可与多孔硅的红光强度相比较,适当的Pr和Sc的掺杂也可一定程度地增强多孔硅的蓝光发射。 发现稀土掺杂增强了多孔硅的蓝光发射,尤其是稀土掺杂多孔硅后产生蓝光发射的可能机理为:稀土掺杂引入新的表面态,形成硅、氧、稀土间新的键合方式O-Si-O-Re-O,从而在多孔硅表面形成新的发光中心;稀土离子丰富的能态在多孔硅发光过程中起到了能量传递作用,从而增强了多孔硅的蓝光发射。 (3)多孔硅衬底对薄膜发光材料发光性能的影响:将TiO_2:Eu~(3+)薄膜沉积到4种不同的基底:Si,Al,AAO(氧化铝模板anodic alumina oxide)和多孔硅。我们发现稀土在AAO做基底时的发光强度与Si或Al做基底时相比增强了4倍,稀土的发光强度在多孔硅做基底时与Si或Al做基底时相比有明显降低。稀土的发光强度在多孔硅做基底时与Si或Al做基底时相比有明显降低的主要原因是多孔硅的表面颜色呈黑褐色,深颜色的表面吸收光多,反射的少。而抛光过的Si
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN204

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 钟福如;纳米多孔硅光子器件的研究[D];新疆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王慧;利用局域表面等离子体效应增强多孔硅的发光及增强太阳能电池效率研究[D];复旦大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 鲍希茂;发光多孔硅[J];物理学进展;1993年Z1期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾振红,涂楚辙;光照对多孔硅生成的影响[J];半导体光电;2000年02期
2 姜晶;吴志明;王涛;郭正宇;于贺;蒋亚东;;革命性的新材料——黑硅[J];材料导报;2010年07期
3 王兰芳,邓家干;多孔硅实验[J];大学物理实验;1994年04期
4 苏元捷;蒋亚东;吴志明;赵国栋;;势垒层对黑硅光电探测器性能影响的研究[J];光电子.激光;2011年10期
5 任鹏;刘小兵;;多孔硅发光研究[J];赣南师范学院学报;2006年03期
6 沈泽南;刘邦武;夏洋;刘杰;李超波;陈波;;黑硅制备及应用进展[J];固体电子学研究与进展;2011年04期
7 贾威;周彬;李珣;柴路;章若冰;王清月;;Femtosecond laser microstructuring of nickel foil[J];Chinese Optics Letters;2010年01期
8 涂楚辙;杨勇兵;贾振红;黄晓辉;李新刚;向梅;;电容式多孔硅湿敏元件初探[J];计测技术;2006年S1期
9 陈长水;何慧丽;李江华;刘颂豪;;超快激光微构造硅的研究与应用[J];激光与光电子学进展;2012年03期
10 富笑男,李新建;硅基场发射阴极材料研究进展[J];科学技术与工程;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王文君;飞秒激光金属加工中的形状及形貌控制研究[D];西安交通大学;2008年
2 梅浩;新型表面微结构硅及其在太阳能热电系统应用的研究与探索[D];重庆大学;2011年
3 朱江;真空镁热法还原全硅分子筛选合成多孔硅的研究[D];大连理工大学;2011年
4 富笑男;硅纳米孔柱阵列及其金/铜复合体系的制备、结构与场发射特性[D];郑州大学;2006年
5 苗凤娟;硅微结构材料的制备及应用[D];华东师范大学;2010年
6 张红燕;多孔硅光学生物传感器制备及其生物检测[D];新疆大学;2013年
7 陶海岩;飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性的研究[D];长春理工大学;2014年
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
2 马婷婷;表面沉积铜薄膜多孔硅的制备及其发光特性研究[D];昆明理工大学;2009年
3 王庆元;多孔硅生物化学表面修饰研究[D];山东师范大学;2011年
4 江涛;多孔硅的制备、后处理和光学生物传感器的研究[D];新疆大学;2011年
5 刘岩;飞秒激光制备太阳能电池用黑硅材料及其特性研究[D];长春理工大学;2011年
6 李陈发;多孔硅的电化学制备与光致发光[D];南昌大学;2011年
7 杨宏道;脉冲激光在硅表面制备微纳结构的研究[D];西南科技大学;2011年
8 郭成花;多孔硅复合ZnO和CdS纳米粒子的光致发光特性[D];山东师范大学;2003年
9 王晓静;多孔硅形成机理及其荧光特性的研究[D];曲阜师范大学;2003年
10 潘进;监测大气环境二氧化硫浓度的硅传感技术研究[D];重庆大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廉德亮,谢国伟;光电材料多孔硅的多孔度理论计算方程(英文)[J];半导体学报;2001年07期
2 贾霖,王昕,张树霖,李经建,陈泳,刘忠范,蔡生民;不同单晶硅衬底的多孔硅的拉曼和光致发光谱研究[J];半导体学报;1995年04期
3 李东海;胡明;张伟;崔梦;;多孔硅层孔隙率对其热绝缘性能的影响[J];材料导报;2008年07期
4 张庆全,竺士炀,黄宜平;改进的多孔硅生长模型和计算机模拟[J];复旦学报(自然科学版);2003年01期
5 王维彪,金长春,赵海峰,王永珍,殷秀华,范希武,梁静秋,姚劲松;干法刻蚀和湿法刻蚀制备硅微尖的比较[J];发光学报;1998年03期
6 龚孟濂,曾春莲,石建新,黄伟国,谢国伟,郑婉华;掺铕多孔硅的恒电位电解法制备及其光致发光[J];高等学校化学学报;1999年05期
7 解希玲;谭毅;李佳艳;董伟;刘艳娇;邹清川;;腐蚀时间对多孔硅层形貌及多晶硅性能的影响[J];机械工程材料;2011年09期
8 吴昌敏 ,阮丽浓;用红外干涉法测量薄膜厚度[J];光学技术;1985年02期
9 张乐欣;张冉;李志全;;一维多孔硅光子晶体反射特性及制作的理论研究[J];光学技术;2007年04期
10 贾振红;Determination of the effective refractive index of porous silicon/polymer composite films[J];Chinese Optics Letters;2005年10期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李文钧;SOI材料的光学表征和SOI器件射频性能的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
2 赵岳;多孔硅的光电性能研究[D];浙江大学;2005年
3 李刚;Raman光谱的增强理论与应用技术研究[D];华中师范大学;2007年
4 吕柳;纳米金属和荧光量子点复合体系的局域表面等离子体增强荧光的研究[D];中国科学技术大学;2009年
5 武祥;ZnO和ZnS一维纳米材料的合成与微观结构[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 程培红;金属表面等离子体增强硅基半导体材料发光[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 杨光;新型多孔硅乙醇气体传感器的研究[D];郑州大学;2005年
2 姜涛;多孔硅的湿度传感特性研究[D];华东师范大学;2007年
3 袁丁;由光辅助电化学刻蚀制备大面积p型硅微通道板[D];华东师范大学;2009年
4 周子游;银纳米颗粒表面等离子体增强有机太阳能电池研究[D];中南大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张丽珠,段家怟,张伯蕊,金鹰,秦国刚;氢氟酸电解腐蚀硅制备的量子线阵的光致发光[J];半导体学报;1992年03期
2 鲍希茂,闫锋,柳承恩,郑祥钦,王路春,朱健民,李齐;发光多孔硅高分辨电镜分析[J];半导体学报;1993年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵毅,杨德仁,周成瑶,阙端麟;多孔硅基体系发光特性研究进展[J];材料导报;2003年09期
2 施洪涛,郑有炓;硅光电集成的曙光──多孔硅的电致发光[J];物理;1993年12期
3 王昕,何国山,张树霖,刁鹏,李经建,蔡生民;p~-型多孔硅的拉曼光谱与结构特征[J];半导体学报;1994年04期
4 张丽珠,段家忯,林军,张伯蕊,毛晋昌,付济时,秦国刚,许振华;多孔硅的氢化、氧化与光致发光[J];半导体学报;1994年10期
5 俞鸣人,侯晓远;多孔硅的电致发光[J];物理;1994年12期
6 王宝辉,王德军,李铁津;多孔硅跃迁特征的研究[J];高等学校化学学报;1995年12期
7 周正训;多孔硅光致发光温度特性分析[J];半导体杂志;1995年04期
8 林军,张丽珠,陈志坚,宋海智,姚德成,段家忯,傅济时,张伯蕊,秦国刚;多孔硅蓝光发射与发光机制[J];物理学报;1996年01期
9 ;多孔硅:从发光到发光二极管[J];激光与光电子学进展;1998年02期
10 周俊,谢克文,王晓红,刘理天;基于微机械的多孔硅牺牲层技术[J];固体电子学研究与进展;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘小兵;史向华;;多孔硅光致发光稳定性研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 李东升;杨德仁;周成瑶;阙端麟;;多孔硅/Alq光电特性[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
3 崔梦;胡明;雷振坤;窦雁威;田斌;;应用于微电子机械系统中多孔硅的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
4 王丹妮;李卓昕;秦秀波;王宝义;;多孔硅发光机理的正电子湮没研究[A];第十届全国正电子湮没谱学会议论文集[C];2009年
5 李宏建;彭景翠;瞿述;许雪梅;陈小华;夏辉;罗小华;;钝化多孔硅温度行为的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 李旦振;陈顺玉;付贤智;;多孔硅光伏特性的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 郁卫飞;黄辉;聂福德;黄亨建;李海波;张胜涛;黎学明;陶长元;;纳米多孔硅复合材料爆炸反应的实验与理论研究[A];2004年全国含能材料发展与应用学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
8 郭成花;李怀祥;王瑞华;张华;;多孔硅复合纳米粒子的光致荧光特性[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
9 张太平;阎桂珍;张大成;阮勇;陈正豪;邢怡铭;;MEMS方法制造小型PEM燃料电池电极[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
10 陈忠民;刘泽文;刘理天;李志坚;;用于衬底隔离的选择性氧化多孔硅厚膜的制备[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 苏月琼;半导体材料新品迭出[N];中国电子报;2000年
2 申彦;电脑机密遭窃芯片吸“氧”自焚[N];大众科技报;2002年
3 记者 陈勇;可以控制分子进出 精确治疗有望实现[N];人民日报;2005年
4 本报记者 周鉴芳;云南填补我国多晶硅太阳电池产业化空白[N];云南日报;2001年
5 宋常青;超疏水性仿生研究获新进展[N];大众科技报;2009年
6 记者 邰举;韩开发硅阴极锂离子充电电池技术[N];科技日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钟福如;纳米多孔硅光子器件的研究[D];新疆大学;2012年
2 刘卫丽;多孔硅外延层转移SOI新材料制备与改性多孔硅发光性能的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
3 赵岳;多孔硅的光电性能研究[D];浙江大学;2005年
4 朱江;真空镁热法还原全硅分子筛选合成多孔硅的研究[D];大连理工大学;2011年
5 颜红;多孔硅表面增强亲和捕获蛋白及激光解析电离质谱检测[D];南京大学;2011年
6 徐少辉;硅基纳米发光材料[D];复旦大学;2003年
7 李宏建;有机薄膜发光的研究及多孔硅发光的初步探讨[D];湖南大学;2002年
8 窦雁巍;MEMS中多孔硅基本特性及绝热性能研究[D];天津大学;2005年
9 龙永福;低损耗新型硅基厚膜材料及其在射频/微波器件中的应用[D];华东师范大学;2003年
10 吕宇强;氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江涛;多孔硅的制备、后处理和光学生物传感器的研究[D];新疆大学;2011年
2 王庆元;多孔硅生物化学表面修饰研究[D];山东师范大学;2011年
3 姜振华;多孔硅的制备及发光特性的研究[D];长春理工大学;2011年
4 焦虑凡;基于多孔硅的含能材料制备与爆炸性能研究[D];上海交通大学;2010年
5 李媛媛;掺铜多孔硅的光致发光及多孔硅的光电导特性研究[D];曲阜师范大学;2004年
6 赵毅;多孔硅与有机材料复合光电特性研究[D];浙江大学;2003年
7 郭成花;多孔硅复合ZnO和CdS纳米粒子的光致发光特性[D];山东师范大学;2003年
8 倪梦莹;多孔硅镶嵌染料发光及电致发光特性研究[D];曲阜师范大学;2004年
9 王晓静;多孔硅形成机理及其荧光特性的研究[D];曲阜师范大学;2003年
10 周成瑶;多孔硅基有机复合体系光电特性研究[D];浙江大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026