多孔硅納米線陣列的可控制備及其發(fā)光性能提升研究.pdf

1、硅納米線(SiNWs)材料因其優(yōu)異的力學、熱學及光電學性質而受到了廣泛的關注。其中，利用金屬輔助化學刻蝕的方法可以在重摻Si片上制備表面具有多孔結構的SiNWs陣列。由于自從1990年發(fā)現(xiàn)多孔Si具有室溫光致發(fā)光的特點以來，對于多孔Si材料結構與光學性能的研究便一直是人們關注的熱點。因此，關于多孔SiNWs陣列的可控制備及其發(fā)光性能提升研究，對多孔Si在半導體納米光電子器件領域中的應用有著重要的意義。
　　本研究中，通過對實驗參數(shù)

2、的優(yōu)化，我們在重摻Si襯底上制備了形貌可控、發(fā)光強度可調的多孔Si NWs陣列，并通過原子層沉積（ALD）的方法將Si NWs與HfO2材料相結合，獲得了Si-HfO2核殼結構，在表面鈍化的同時實現(xiàn)了1.7倍的發(fā)光增強。另外，我們對Si NWs的傳感特性進行了初探，通過其對乙醇的光響應測試研究了Si NWs的光猝滅，并提升了其探測穩(wěn)定性。
　　主要研究內容如下:
　　(1)在p-Si-(100)、p-Si-(111)以及n-

3、Si-(111)三種規(guī)格的重摻Si襯底上獲得了多孔SiNWs陣列。通過改變刻蝕劑中氧化劑濃度，實現(xiàn)了重摻p-Si-(111)型襯底上取向可控的SiNWs的制備。
　　(2)通過常溫光致發(fā)光譜(PL)和比表面積(BET)測試，研究了刻蝕劑中氧化劑濃度、原材料襯底取向及Si片摻雜元素與Si NWs陣列的多孔性及發(fā)光強度的關系，并對這些影響因素的作用機理作了進一步的分析。
　　(3)通過ALD方法在Si NWs表面包覆一層透光層，