多孔硅的光電特性研究及陣列化多孔硅的制備.pdf

1、硅材料是現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)，是微電子學(xué)領(lǐng)域中最重要，應(yīng)用最廣泛的一種材料。但由于硅屬于窄禁帶、間接帶隙材料，故其發(fā)光性能差、發(fā)光效率低，無法應(yīng)用于光電器件，因此限制了硅材料在光電子學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。1990年Canham發(fā)現(xiàn)了多孔硅的光致發(fā)光，引起了研究多孔硅的熱潮。隨著光子晶體的概念被提出，研究者們發(fā)現(xiàn)可以利用多孔硅制備二維光子晶體，這為制造高性能的硅基光電器件開辟了一條新的途徑。多孔硅的研究目前受到科研界的普遍關(guān)注。 本

2、文在綜述目前多孔硅研究中多孔硅的形成理論、光致發(fā)光、多孔硅復(fù)合體系以及多孔硅光子晶體研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，從多孔硅表面復(fù)合的研究出發(fā)，研究了多孔硅/有機(jī)物復(fù)合體系的光伏性能，進(jìn)一步研究了多孔硅二維光子晶體的制備。 通過陽極氧化電化學(xué)的方法制備了多孔硅，結(jié)合熒光光譜、紅外光譜和光電導(dǎo)衰減儀的測試，對多孔硅的少子壽命及表面復(fù)合進(jìn)行了分析。實驗發(fā)現(xiàn)多孔硅表面態(tài)與發(fā)光有直接關(guān)系，發(fā)光過程是載流子通過表面態(tài)復(fù)合的過程。多孔硅表面態(tài)密度越大，少

3、子壽命越低，相應(yīng)區(qū)域的發(fā)光強度越強。時效、氧化和HF處理會鈍化多孔硅表面，降低表面態(tài)密度，相應(yīng)區(qū)域的少子壽命增加，發(fā)光強度降低，并伴隨發(fā)光峰藍(lán)移。丙酮溶液腐蝕的多孔硅表面上，有更多的無輻射復(fù)合中心。 采用旋涂法實現(xiàn)多孔硅與P3OT的復(fù)合，實驗結(jié)果表明，多孔硅和P3OT在復(fù)合前具有良好的光致發(fā)光性能，復(fù)合后發(fā)生了熒光淬滅，同時多孔硅的表面光電壓有很大程度的提高。Ⅰ-V特性研究發(fā)現(xiàn)，多孔硅與P3OT復(fù)合后，很好的改善了Ⅰ-Ⅴ特性。這

4、是由于P3OT的引入在多孔硅表面形成了p-n結(jié)，產(chǎn)生了內(nèi)建電場，使載流子在表面分離，同時，P3OT中的噻吩環(huán)具有推電子能力，進(jìn)一步促進(jìn)了載流子的有效分離，減少了載流子的復(fù)合。 最后，系統(tǒng)研究了多孔硅二維光子晶體的制備。采用光刻和KOH堿腐蝕將多孔硅表面引入規(guī)則圖案，然后采用電化學(xué)方法制備陣列化多孔硅。實驗中發(fā)現(xiàn)HF濃度、電流密度、反應(yīng)時間和電解液成分等眾多因素對陣列化多孔硅的形貌i有較大影響，并對其原因進(jìn)行分析。電流小，有利于表