n型多孔硅的制备及其光致发光性能

采用双槽电化学腐蚀法于光照条件下在n型单晶硅片衬底上制备多孔硅（n-PS）;在室温下,采用500~700 nm范围内荧光光谱和扫描电镜（SEM）测试系统研究光照、腐蚀时间、电解液含量、腐蚀电流密度及单晶硅掺杂含量等对n-PS的形成、结构形貌和光致发光性能（PL）的影响。研究结果表明,通过光照,能获得具有均匀孔分布和良好发光特性的n-PS,在约600 nm处产生较强荧光峰;随腐蚀时间、HF含量和电流密度增加,PL峰位先发生蓝移,而后又出现红移;PL发光性能呈先增强后减弱变化趋势,分别在腐蚀时间为20 min、HF含量为6%和电流密度为60 mA/cm2时峰强出现极大值;而提高掺杂含量,PL性能降低。

Al沉积n型多孔硅表面钝化及其发光性能

采用电化学沉积Al方法钝化用脉冲电化学腐蚀制备的n型多孔硅(n-type porous silicon,n-PS)表面以改善其发光性能和稳定性。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)及在室温于500~700 nm范围内荧光光谱研究n-PS表面Al钝化后的表面结构、形貌及光致发光性能(PL),探讨Al在n-PS表面的钝化作用,并通过改变电压和时间研究钝化条件对PL性能的影响。研究结果表明:多孔硅经Al钝化后其表面结构显得更加致密均匀;与钝化前相比,其发光强度加强,约为钝化前的2倍,且分别在钝化电压为18 V及钝化时间为60 min或钝化电压为25 V及钝化时间为30 min左右时,其发光强度较高。

N型多孔硅/镍微米管复合材料的制备及其磁性能研究

通过背光照辅助电化学腐蚀的方法,在N型轻掺杂的(100)单晶硅上制备了多孔硅模板。模板孔端口呈类正方形结构,孔边长约为2μm,孔深约50μm。然后在制备的N型多孔硅模板中电沉积制备了磁性镍微米管。与绝缘性AAO模板中金属从孔底部开始生长不同,在半导体性质的N型多孔硅模板中,镍沿着孔壁均匀生长,并随着沉积时间的延长,由颗粒状逐渐生长为微米管,镍的晶型没有发生变化。由于镍微米管的缺陷和晶界比镍颗粒更少,畴壁位移更容易,所以具有更小的矫顽力。同时受强烈的退磁能影响,外加磁场在垂直和平行镍微米管方向时测得的磁滞回线表现出明显的磁各向异性。

阳极电解制备n型多孔硅及光反射特性的影响研究

采用双槽电化学阳极蚀刻法制备了n型多孔硅,并用带积分球的光度分光计测试了多孔硅的光反射率.研究了蚀刻电流密度、蚀刻时间和HF浓度等对多孔硅孔隙率和反射率的影响规律.结果表明:随着电流密度和蚀刻时间的增加,多孔硅表观孔隙率增加;多孔层的存在能显著降低反射率,且较小的电流密度和蚀刻时间,更有利于反射率降低;电流密度10 m A·cm-2制备的多孔硅平均反射率降低到9%,蚀刻时间10 min下制备的多孔硅平均反射率降至5%;HF浓度对反射率的影响不大.

n型多孔硅光致发光研究

对在无光照条件下,电化学阳极腐蚀方法制备的n型多孔硅进行了光致发光性能研究。在325nm的激发光照射下,多孔硅样品的发光峰在620nm处,其橙红色的发光肉眼可见,并随阳极电流密度与腐蚀时间乘积的增加,先增强,后减弱。其发光峰位置与量子限制效应、表面态及缺陷态有关,发光强度与样品表面深度较浅孔洞所占的面积比成正比。

光照强度和掺杂浓度对多孔硅形貌和电化学行为的影响

测试分析了光照强度和掺杂浓度对n型硅电极电化学特性的影响。采用电化学阳极腐蚀法在光照辅助下制备多孔硅(PS),通过扫描电镜研究掺杂浓度对PS表面微观形貌的影响,通过积分球测试仪测试研究了PS对光的反射率。结果表明,对于n型硅,光照是激发空穴的必要手段,光照强度越强,硅/电解液界面的电荷转移阻抗越小,更利于反应的进行;掺杂浓度越高,电化学极化阻力越小,促进PS孔密度增加。本实验条件下,形成的PS是微米级孔,随着掺杂浓度的增加,形成的PS孔径越小,孔深存在一个极值;电阻率为0.35Ω·cm的硅片拥有最大的孔深13μm;PS的孔结构大大提升了硅基对光子的捕获能力,相比于单晶硅,在可见-近红外范围,电阻率为0.0047Ω·cm的硅片制备的n-PS对光的反射率已经从30%降低到了5%。