硅基底上凹凸結(jié)構(gòu)氧化硅的制備與光致發(fā)光性能研究.pdf

1、多孔硅由于具有良好室溫光致發(fā)光和電致發(fā)光特性，能與現(xiàn)代成熟的硅平面工藝兼容實現(xiàn)大規(guī)模、超大規(guī)模硅基光電集成器件，而受到人們廣泛關(guān)注。但是，目前普遍采用陽極腐蝕法制備的多孔硅發(fā)光穩(wěn)定性和重復性還不能得到很好解決。此外，所采用的劇毒的氫氟酸對操作人員和環(huán)境造成了潛在的危害。尋求制備條件簡單、重復性好、發(fā)光穩(wěn)定的解決方法是目前研究的熱點。本文嘗試一種新的制備方法--金屬輔助化學反應(yīng)刻蝕法制備多孔納米氧化硅，此法制備的多孔氧化硅結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)多孔硅

2、的結(jié)構(gòu)相比有很大不同，而且發(fā)光性能穩(wěn)定。采用OM、SEM、TEM、AFM、EDAX、PL等手段表征了多孔氧化硅的微觀結(jié)構(gòu)與光致發(fā)光性能，重點研究了制備工藝條件對微觀結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響；并初步探討了其獨特結(jié)構(gòu)的形成機理和發(fā)光機制。 多孔氧化硅是SiOx薄膜的裂紋凹凸結(jié)構(gòu)，具有明顯的周期性和方向性。調(diào)節(jié)HNO3的濃度可以有效控制多孔氧化硅凹凸結(jié)構(gòu)的生成時間；HNO3的濃度過高或過低均不能生成凹凸結(jié)構(gòu)。一定刻蝕劑條件下，調(diào)節(jié)刻蝕時間

3、可以控制形貌的演變。 裂紋首先出現(xiàn)在表面缺陷處；在反應(yīng)熱和氣泡的共同作用下，導致形成的氧化硅薄膜內(nèi)部產(chǎn)生巨大應(yīng)力和應(yīng)變，在某個應(yīng)力臨界閾值引起薄膜的開裂，形成凹凸結(jié)構(gòu)。橫向腐蝕會導致凹凸結(jié)構(gòu)變薄，翹起，甚至出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。其方向性可能與基底有關(guān)。 在一定刻蝕劑的條件下，多孔氧化硅的光致發(fā)光峰位穩(wěn)定，而強度會隨刻蝕時間的延長呈先增強后減弱的趨勢；硝酸和鹽酸混合液作為刻蝕劑更有助于獲得室溫光致發(fā)光效應(yīng)；在空氣中自然存放一年，其