多孔硅的形貌制備及其光致光性能的研究.pdf

1、隨著人們對(duì)多孔硅材料的研究，多孔硅在生物醫(yī)學(xué)，太陽(yáng)能電池，光子器件和傳感器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。以多孔硅為對(duì)象的相關(guān)研究為當(dāng)今國(guó)際凝聚態(tài)物理和材料、化學(xué)、生物等研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。多孔硅在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用與它的孔隙率、形貌特征和光致發(fā)光性能有關(guān)。因此，本論文重點(diǎn)研究多孔硅的形貌可控制備及其光致發(fā)光性能。
　　本論文采用傳統(tǒng)的電化學(xué)陽(yáng)極腐蝕法制備多孔硅，通過失重法、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡計(jì)算或表征多孔硅的孔隙率、孔徑和膜厚，研

2、究不同制備條件對(duì)多孔硅孔隙率、孔徑和膜厚的影響;通過熒光光譜分析法研究不同制備條件對(duì)多孔硅光致發(fā)光性能的影響。研究并分析自然放置時(shí)間、硝酸處理、陰極還原處理和雙氧水處理四種后處理對(duì)多孔硅光致發(fā)光及其穩(wěn)定性能的影響。采用X射線衍射儀和X射線光電子能譜儀研究分析了多孔硅晶型結(jié)構(gòu)和多孔硅的組成成分。通過研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)隨著腐蝕電流密度，腐蝕液濃度和腐蝕時(shí)間的變化，多孔硅的孔隙率都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，孔隙率的最大值在70％-80

3、％之間。隨著腐蝕時(shí)間的增加，腐蝕電流密度的增強(qiáng)和腐蝕液濃度的變小，多孔硅的表面平均孔徑均都有不同程度的增大，但增大的程度很小，多孔硅表面的平均孔徑都在5-8 nm之間，但多孔硅內(nèi)部的孔洞尺寸可達(dá)到幾十納米。隨著腐蝕電流密度的增強(qiáng)和腐蝕液濃度的增大，多孔硅的膜厚變化沒有呈現(xiàn)出線性關(guān)系。隨著腐蝕時(shí)間的增加，多孔硅的膜厚呈現(xiàn)出線性增厚，增長(zhǎng)速度約為11.5 nm/s。
　　(2)在不同的腐蝕條件下制備的多孔硅有三個(gè)發(fā)光峰，分別位于425

4、 nm，486nm和530 nm左右處。通過對(duì)不同腐蝕條件下制備的多孔硅發(fā)光性能的對(duì)比，得出最佳的制備條件為腐蝕電流密度為30 mA/cm2，腐蝕液濃度為HF∶C2H5OH=1∶1，腐蝕時(shí)間為30 min。
　　(3)多孔硅樣品后處理后，其光致發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性能得到改善。雙氧水處理6h時(shí)，多孔硅樣品的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，是處理前樣品強(qiáng)度的2倍。經(jīng)硝酸處理后的多孔硅穩(wěn)定性增強(qiáng)最為明顯，穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)，可達(dá)215 min。
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