光化学氧化对多孔硅稳定性及SO2传感性能影响
多孔硅的应用研究进展
第19卷第4期2004年8月光电技术应用EL ECTRO-OPTIC TECHNOLO GY APPL ICA TIONVol.19,No.4Aug.2004多孔硅的应用研究进展裴立宅1,刘翠娟2(1.湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410082;2.广州中慧电子有限公司,广东广州510000)摘 要:多孔硅是一种新型的纳米半导体光电材料,室温下具有优异的光致发光、电致发光等特性,易与现有硅技术兼容,极有可能实现硅基光电器件等多个领域的应用.扼要论述了多孔硅在绝缘材料、敏感元件及传感器、照明材料及太阳能电池、光电器件以及作为合成其它材料的模板等多个领域内的应用进展情况,并对其发展前景作了展望.关键词:多孔硅;应用;研究进展中图分类号:T N304.1 文献标识码:AProgress of Application on Porous SiliconPEI Li2zhai1,L IU Cui2juan2(1.College of Materials Science and Engineering Hunan University,Changsha410082,China;2.Guangzhou Zhonghui Electronics Ltd.,Guangzhou510000,China)Abstract:Porous silicon(PS)is a new kind of nanometer semiconductor electro2optic material with excel2 lent properties,such as photoluminescence(PL),electroluminescence(EL)characteristics in room tem2 perature.PS has the promising potential for application in multi2fields including electro2optic devices ow2 ing to its outstanding properties and being compatible easily with modern Si technology.The applications of PS as insulating materials,sensitive materials and sensors,illuminating materials and solar cell,opto2 electronic devices and so2called materials assistantly synthesized with PS are introduced in the paper,and the prospect of PS is also discussed.K ey w ords:porous silicon(PS);application;progress 微电子器件中应用最广泛的材料硅是一种间隙半导体,禁带宽度仅1.12eV,发光效率很低(10-4%),一般不可作为制作可见光区光器件材料,所以在光电子学领域中的应用有限.目前开发可见发光器件的工作都集中在Ⅲ-Ⅴ族的G aAs、G aP、InP、G aN,Ⅱ-Ⅵ族的ZnS、ZnSe等半导体材料上,而这些材料生成设备复杂、成本昂贵,制备工艺不够完善,特别是大规模集成难度大.自从Canham等[1]在室温下实现了多孔硅(PS)高效率(>1%)的可见光致发光现象后,多孔硅引起了人们的极大兴趣,并相继实现了多种颜色(蓝、绿、红、紫及蓝红等)的光致发光及电致发光.对多孔硅的制备技术、形成机理及发光机理等研究表明,完全可以制备出适合光电器件应用的多孔硅,同时多孔硅本身就是硅材料,很容易与现有硅技术兼容,可以弥补单晶硅材料不能有效发光的缺点,预示了用单晶硅制备光电器件进而实现全硅光电子集成的美好前景,对未来光电子器件及整个电子学领域的发展会产生不可估量的影响.本文主要介绍了多孔硅的最新应用进展情况,并对其发展前景作了展望.收稿日期:2004-06-02作者简介:裴立宅(1977-),男,河北肃宁人,博士研究生,主要从事硅半导体材料的研究.1 多孔硅的应用1.1 绝缘材料在多孔硅研究的早期阶段,由于对多孔硅的特性认识不够深入,仅限于多孔硅的绝缘性质.早在1956年Uhlir[2]首先制备并报道了多孔硅,随后作为绝缘材料即应用于硅集成电路.由于多孔硅高度绝缘,在低温下极易氧化,因此可用硅片阳极氧化形成一层多孔硅,再在多孔硅衬底上外延生长硅单晶膜,再用选择腐蚀办法开窗口,通过窗口对外延层下面的多孔硅进行侧向氧化形成绝缘衬底上的硅“Silicon On Insulator”(SOI)结构.这种SOI结构是用大面积单晶硅膜构成,故不存在晶粒间界,外延膜也优于用其它方法制造的SOI结构.1.2 敏感元件及传感器1.2.1 敏感元件多孔硅被认为是湿敏元件最理想的材料.多孔硅是由腐蚀晶体硅后形成的纳米尺度的硅柱线阵而得到的,所以在硅柱间存在大量孔隙,使硅柱表面能大量接触空气.由于硅柱表面是耗尽状态,所以表面层电阻明显增加,当空气湿度增加时,硅柱表面出现水分子吸附,是极强的电介质,而在氢原子附近具有非常强的正电荷,对水分子有较大的亲和力.当水分子在p型多孔硅中的附着量增加时,在价带顶部形成附加的受主表面态,可接受来自价带顶部的电子,从而形成表面的负电荷积累,并且表面能带向上弯曲,为平衡束缚在表面的负电荷将在近表面价带中出现空穴积累,其结果导致多孔硅层内的载流子浓度明显增加,多孔硅层的电阻率降低,所以在不同环境下由多孔硅的电流变化可检测环境的湿度.1.2.2 传感器多孔硅薄膜是表面微机械加工技术中理想的牺牲层材料,具有如下特点:多孔硅薄膜的形成速率大,每分钟几微米,且膜厚大于80μm;多孔硅上可沉积应变膜,比如多晶硅及各种金属膜等;由于选择性生长等特点,通过合适的掩膜可在特定区域内形成多孔硅;通过一定的掺杂,可以实现自停刻蚀,与CMOS工艺兼容.以多孔硅薄膜作为牺牲层可制成绝热式量热型传感器,具有热响应时间短、热损失少、绝热效果佳、量热精确等优点.赖宗声等[3]以多孔硅作为牺牲层,利用多孔硅的选择性生长机理以及在高阻衬底上横向形成速率大于纵向形成速率的特点,得到了距衬底很深的微桥、微梁、微沟道等微结构,并设计研制了一种绝热式量热传感器.黄宜平等[4]采用多孔硅SOI材料研制了压力传感器,SOI结构的单晶硅岛被用作压阻材料,被多孔氧化硅所绝缘,由于一般p-n结隔离的压力传感器工作温度大于120℃,而这种结构的传感器工作温度可达350℃以上且灵敏度极高.黎学明等[5]提出了用于监测大气环境中SO2含量的多孔硅光学传感方法,用电化学浸蚀和UV光氧化后形成氧化多孔硅所产生的表面膜对SO2具有良好的灵敏度.另外对多孔硅进行一定后处理,亦可做成可检测N H3或CH4的气敏传感器.1.3 照明材料及太阳能电池1.3.1 照明材料多孔硅低温时发光会在几小时内延迟,这就是所谓的光致发光的疲劳现象,与发光峰位置有关,因此使多孔硅的光致发光延迟几小时是可以实现的,即用新颖的纳米材料研制出不用电的光源是可能的.无机类发光器件主要指由Ⅲ-Ⅴ族半导体材料制成的发光二极管及纳米发光硅板,具有结构坚固、驱动电压低、使用寿命长、全色及可靠等优点,在不需要昂贵复杂的高新技术制备条件下,便于组织机械化、自动化生产,作为照明用发光材料具有广阔的应用前景.在多孔硅表面制作透明导电层作为一电极,以硅衬底为另一电极对多孔硅层加电压,将有截流子从电极流入到多孔硅层,可制成多孔硅发光灯[6].1.3.2 太阳能电池在太阳能电池中应用多孔硅有如下优点:①多孔硅高绒面表面形貌可用来增强光的捕获.用多孔硅作为表面绒面来增强多晶硅太阳能电池性能,不象传统NaOH溶液的绒面腐蚀只能用于[100]取向的单晶硅衬底,多孔硅可以在任何取向的单晶、多晶或微晶硅的表面腐蚀成.②多孔硅的带隙可以根据对阳光的最佳吸收来调整,太阳能电池理论效率相对于带隙曲线的最大峰值在1.5eV附近,该值在已观察到的多孔硅带隙值范围内.③多孔硅的荧光特性可用于将紫外光和蓝光转变成波长更长的光,硅太阳能电池对71第3期 裴立宅等:多孔硅的应用研究进展 这些光有更高的量子效率.④多孔硅可作为杂质原子的有效吸杂中心,这些杂质原子在高温氧化时可能形成堆积缺陷,由于高效硅太阳能电池的制备常需要多次高温氧化过程,所以这一特性可用于光伏技术.林安中等[7]在多孔硅上制备了5cm×5cm的太阳能电池,效率为9.6%.研究认为所制作的电池在效率上已达到相当水平,但表面反射率尚未降到理想水平,改进的潜力还很大.多孔硅制备简单,具有多孔特性、粗糙表面、低折射系数以及吸收光谱蓝移等特点,是一种很好的硅太阳能电池减反射膜材料.Ludemann 等[8]通过在多晶硅上形成多孔硅减反射膜,得到的太阳能电池转换效率达到了14.9%,表明多孔硅在太阳能电池技术中具有巨大的应用潜力.谢荣国等[9]采用HF/HNO3溶液腐蚀,在硅片上制备了减反射效果优良的多孔硅太阳能电池减反射膜,笔者认为出现的强减反射作用与多孔硅具有合适的折射率及其多孔特性的光陷阱作用有关.1.4 光电器件1.4.1 发光二极管(L ED)多孔硅的室温注入型可见光区L ED首先是在半透明Au或ITO/PS/p-Si/Al结构中实现的,通过金属向多孔硅注入电子,p-Si衬底向多孔硅注入空穴,然后电子和空穴在硅量子线中复合,产生电致发光(EL)发射.将纳米多孔硅覆以薄金属膜作接触,可制成具有p-n结构发桔黄色的L ED,这种器件既可用n型硅,也可用p 型硅,如果用n型硅,硅片腐蚀时必须加光照. K olkhoran等[10]研制的异质结面发射多孔硅L ED,采用射频溅射将宽带隙n型半导体ITO 膜涂覆到p型多孔硅表面制成.1.4.2 光探测器作为多孔硅在光电子学领域中的应用探索, Zheng等[11]制备了结构为Al/p-Si/PS/Al高灵敏度和快速响应的多孔硅光探测器,其探测性能可以与商业上pin结构光电二极管相比拟.对此器件进行I-V特性测量表明器件的反向电流信赖于光照,光谱响应测量表明在630～900nm 时,器件的量子效率为1,反映出多孔硅表面可以很好的捕获光子.目前存在的问题是多孔硅光探测器噪声功率较大(3.5×10-11WHz1/2,调制频率1kHz),这是由于器件有较大暗电流的缘故,相信通过改善工艺条件、优化器件结构(如改变硅衬底掺杂浓度、PS厚度等)可以减少暗电流,提高器件的探测特性.1.4.3 光电集成器件电化学腐蚀硅形成多孔硅后,表面会出现大量表面态,使其稳定性较差,对环境和后处理十分敏感,因此当多孔硅发光器件工作一段时间或经高温退火后,发光效率会大幅度下降甚至发光会消失.同时多孔硅结构的多孔质脆也给器件制备带来了一定困难,这些特性使多孔硅发光二极管(PS L ED)很难与温度高达1000℃的标准硅集成电路工艺兼容,实现全硅光电子集成,因此要把PS L ED用于全硅光电集成首先解决的问题是多孔硅器件的稳定性[12].最近两种新的PS L ED结构较好的解决了多孔硅器件的工作稳定性,同时使PS L ED的阈值电流,响应速度和寿命等参数都有了很大改进.Tsybeskov等[13]采用多孔硅部分氧化技术得到了化学性质稳定的多孔硅,在此基础上采用标准硅器件制备工艺,如低压化学气相沉积(L PCVD)、离子注入掺杂和金属化制成了工作稳定的PS L ED.另一种使PS L ED寿命和稳定性改善的方法是用铝将多孔硅包裹起来,器件衬底为0.01Ω・cm的n型硅片,通过阳极化形成1μm厚的多孔硅层.在多孔硅层上磁控溅射1μm的铝膜,并由电化学阳极化铝层形成氧化铝作为光发射窗口.当反向偏置电压大于6V时,可观察到器件发光,随着电压增加发光点增多.V=10V时,在铝接触点周围出现连续的发光线,在16V偏置电压下连续工作一个月没有发生衰退现象.Kalkhoran等[10]首创将ITO/Si异质结光电管、ITO/PSL异质结发光二极管集成在同一硅片上,在同一硅片上既有光探测器,又有发光二极管的单片集成电路,如果再用适当的传光媒质,如光导纤维、波导或镜相网络,就可以实现通信.Hirchman等[14]在改进了PS L ED的稳定性和寿命的基础上,成功地制成了由一个PS L ED 和一个驱动双极晶体管组成的光电集成电路.晶体管接成共发射极形式,集电极与L ED相连, L ED的光发射由晶体管的基极控制,尽管该电81 光 电 技 术 应 用 第19卷路结构简单,但由于其制备工艺与超大规模集成电路(VL SI)完全兼容,因此对全硅光电集成电路的发展具有很大的促进作用.1.5 合成其它材料的模板王林军等[15]采用微波等离子体辅助化学气相沉积(MPCVD)法在多孔硅上沉积金刚石薄膜,研究表明采用MPCVD可在多孔硅基片上形成均匀、致密、性能稳定且对可见光具有全透性的金刚石膜,金刚石膜与多孔硅的复合,大大稳定了多孔硅的发光波长和强度.徐东升等[16]采用有机气体催化热解法,以多孔硅为模板,在硅基上制备出了具有取向性的碳纳米管阵列,研究表明这种碳纳米管石墨化程度较高,孔径在10～100nm之间的多孔硅衬底,对碳纳米管的生长具有控制作用.尹民等[17]采用HF酸化学预处理技术和常压MPCVD法在多孔硅上首次生长出了主要为单晶的G aAs膜.另外关于多孔硅固定木瓜蛋白酶、利用多孔硅外延转移技术制备以氮化硅为埋层的SOI结构也有报道[18,19]. 1.6 在其他方面的应用多晶硅和单晶硅制备的多孔硅在电致发光中并无明显的差异,这对制作平板显示器非常有利,因为用单晶硅制作大面积器件比较困难,而多晶硅则较易实现.多晶硅可以沉积在任何尺寸的玻璃衬底上,故将多晶硅沉积到玻璃衬底上制备大面积多孔硅显示平板是最合适的方法,而且这种多孔硅可以和薄膜晶体管(TF T)驱动电路集成在一起,多孔硅一旦解决了欧姆接触、发光效率及寿命等问题,极有可能在信息显示中获得广泛应用.多孔硅被认为是射频(RF)应用领域中合适的衬底材料,如可在多孔硅或氧化多孔硅上制备平面电感.在低阻硅衬底上采用电化学腐蚀法制备多孔硅,其电阻率相对硅衬底有了极大提高,可达105Ω・cm,非常适合制备低损耗的射频无源器件、微波传输线、微波无源、有源器件及微波集成电路.贾振红等[20]利用多孔硅在阳极腐蚀过程中外加的光照度与孔隙率的对应关系,提出了一种利用光照控制多孔硅折射率的方法制备通道型光波导技术,并测量出所制备的通道型多孔硅光波导的传输损耗为16.2dB/cm,波导端面的散射损耗为3.6dB.2 展望近年来,关于多孔硅的基础理论及其应用研究取得了很大进展.目前多孔硅的应用主要体现在以下方面:绝缘材料、敏感元件及传感器、照明材料及太阳能电池、光电器件以及作为合成其它材料的模板,尤其在光电应用方面,可把多孔硅作为发光器件集成在发展成熟的大规模微电子电路里,也就是把传输速率比电子高几个量级的光子作为一种信息载体引入到硅基微电子电路里,这样可望实现廉价的光电子集成.多孔硅发光二极管性能的改善,导致了双极硅晶体管与多孔硅发光二极管光电集成的实现,尽管该电路仅是一个结构简易的电路原型,但其制备工艺与标准硅集成电路制备工艺的兼容性与获得的稳定电路特性标志着建立在全硅基础上的光电集成电路已经取得了重大进展.但是全硅光电集成电路要获得实际应用,面临的问题仍不少.从整个硅基光电集成电路领域来看,人们还需对各类硅基发光材料进行深入的基础理论和制备工艺的研究,为全硅光电集成电路的发展提供新途径、新概念和新思路.参考文献1 Canham L T.Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers[J].Appl Phys Lett,1990,57(10):1046210482 Uhlir A.Electronic shaping of germanium and silicon [J].Bell Syst Tech J,1956,35(4):33323373 赖宗声,王新君,王云珍.多孔硅微机械技术的薄膜量热传感器结构研究[J].华东师范大学学报(自然科学版),1997,35(2):442494 黄宜平,李爱珍,汤庭熬,等.多孔硅及其在SOI技术中的应用研究[J].微电子学与计算机,1995,38(2):182195 黎学明,杨建春,陈伟民,等.基于多孔硅光激荧光淬灭效应的SO2传感器[J].光电子・激光,2001,12(10):99229956 唐旭东,吴正中.纳米多孔硅光源矿山照明灯[J].煤炭科学技术,2002,30(2):462487 林安中,周良德,尹峰.多孔硅在多晶硅太阳电池上的应用[J].太阳能学报,1998,19(1):4268 Ludemann R,Damiani B,Rohatgi A.Novel processing of solar cells with porous silicon texturing[A].Proceed2(下转第22页)91第3期 裴立宅等:多孔硅的应用研究进展 图3 总费用函数曲线图 d F d x =L02{-k1x2+3k2x2+Z2 -k2(x2+Z2)32x2}=0.即:-k1+3k2x2x2+Z2-k2(x2+Z2)32=0,因为r2=x2+Z2,得到: 2k2r3-3k2Z2r-k1=0(5)式(5)的根就是最佳费用的值.3 结束语计算烟幕的最佳经济应用模型,是一个复杂的工作过程.本文从调整烟幕云团的半径出发,根据成烟量估算装药量,再根据装药量确定装药结构,最后得到弹丸尺寸.整个过程需要对烟幕药剂性能、整体结构的费用比较了解,才能通过分析计算得到比较合适的经济模型.参考文献1 姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,2002.832852 艾西安.步兵近战武器论证参考[M].北京:国防工业出版社,1999.782933 同济大学数学教研室.高等数学[M].北京:高等教育出版社,1986.1804 丁同仁,李承治.常微分方程教程[M].北京:高等教育出版社,1991.23022595 潘功配.烟火学[M].北京:北京理工大学出版社, 1997.156(上接第19页) ings of28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference[C],USA,2000.29923029 谢荣国,席珍强,马向阳,等.用化学腐蚀制备多孔硅太阳电池减反射膜的研究[J].材料科学与工程, 2002,20(4):507250910 K alkhoran N M.Highly conductive and wide optical band gap n2typeμc2SiC prepared by electron cyclotron resonance plasma2enhanced chemical vapor deposition [J].Mat Res S oc Symp Proc,1992,283(6):3652 37011 Zheng J P,Jiao K L,Shen W P,et al.Highly sensi2 tive photodetector using porous silicon[J].Appl Phys Lett,1992,61(4):459246112 宋登元.全硅光电子集成电路的研究进展[J].半导体光电,1998,19(3):158216313 Tsybeskov L,Duttagupta S P,Hirschman K D,et al.Stable and efficient electrolum inescence from a porous silicon based bipolar device[J].Appl Phys Lett,1996,68(15):20582206214 Hirchman K D,Tsybeskov L,Duttagupta S P,et al.Silicon based visible light emitting devices integrated in to microelectronic circuits[J].Nature,1996,384(28):338234115 王林军,夏义本,居建华,等.金刚石膜/多孔硅复合材料的性能表征[J].光学学报,2001,21(6): 753275616 徐东升,郭国霖,桂琳琳,等.以多孔硅为模板制备取向碳纳米管[J].中国科学(B辑),2000,30(4):289229317 尹民,楼立人,张学兵,等.常压MOCVD法在多孔硅上生长G aAs[J].中国科学技术大学学报, 1996,26(3):284228818 贺枫,刘立建,卓仁禧.多孔硅球固定化木瓜蛋白酶的制备和性质[J].离子交换与吸附,1997,13(3):290229419 谢欣云,刘卫丽,门传玲,等.多孔硅外延转移技术制备以氮化硅为绝缘埋层的SOI新结构[J].半导体学报,2003,24(2):189219320 贾振红.多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量[J].光子学报,2003,32(3):311231322 光 电 技 术 应 用 第19卷。
光催化氧化的原理及其优势
光催化氧化的原理及其优势光催化氧化，听起来是不是有点高大上？别急，让我给你解开这个神秘的面纱。
这个过程就像太阳照耀大地一样自然。
光催化剂，简单说，就是一些神奇的物质，能在光的照射下发生反应，帮助我们分解那些讨厌的污染物。
咱们的地球可真是个大熔炉，啥都有，特别是那一些工业废水和有害气体，真让人头疼。
光催化氧化的厉害之处就在于，它能把这些废物“吃掉”，变成无害的东西，简直就像是给环境做了一次大扫除。
想象一下，阳光洒在水面上，波光粼粼，那可不是单纯的美景。
在这个过程中，光催化剂比如二氧化钛，就像是那个在派对上跳舞的小明星，吸引了所有的目光。
它吸收阳光后，能产生一些活性氧种，这些小家伙可不客气，直接和有害物质干一场漂亮的“决斗”。
一场无声的战斗，没火花，却干净利落。
最终，这些污染物就被转化成了水和二氧化碳，轻轻松松就消失了，跟“空气”没什么两样。
是不是觉得这过程特别酷？这种光催化氧化的优势，那可是数不胜数。
它可不是吃素的，温度和压力对它几乎没有影响，条件简单得就像煮面一样。
咱们只需要阳光，就能让它发挥作用，简直就是在天上掉下来的福音！再说了，光催化剂的稳定性超赞，使用完之后可以再利用，省时省力，环保又经济。
你看看，真是好处多多，就像一块巧克力，谁不想多吃几块呢？这种技术的应用领域也特别广泛，几乎无所不在。
无论是处理废水，还是净化空气，光催化氧化都能大显身手。
在工业上，面对各种排放问题，光催化剂就像是个“超级英雄”，化身为清道夫。
咱们在家里用的空气净化器，有些也用到了这种技术，真是居家旅行必备的好帮手，让你在家里都能享受到新鲜空气，活脱脱的“空气魔法师”。
不过，别以为光催化氧化就完美无瑕。
也有些小麻烦，比如效率有时候不太稳定，光源的强弱也会影响反应。
这就像打游戏一样，有些时候你是无敌模式，有些时候却得小心翼翼。
这可真是让人捉摸不透。
不过，这些问题并不是不可解决的，只要咱们不断研究和优化，总能找到更好的办法。
氧等离子环境下影响多孔硅光学特性的因素
氧 化 Ｊ 快 速 热 氧 化 Ｊ热 退 火 Ｊ化 学 氧 化 Ｊ ， ６， ， ，
熔 炉氧 化 【 ， 氧 化 ¨ ９ Ｈ０ Ｊ 等 。 由于 氧 等 离 子 束 可
发光 以来 ， 们看 到 了实 现 以晶体 硅 作 为基 底 的硅 人 基光 波导 材 料 Ｊ完 全 单 一 的 硅 光 电集 成 、 电 传 、 光 感器 等器 件 的曙 光 。但 是 Ｐ Ｓ自身 存 在 的很 多 问 题 还没 有被 彻底 解决 ， 使 得 它还 没 有 被 广 泛 应 用 于 这 硅基 光 电领域 ，ｓ的发 光 不 稳 定 Ｊ包 括 发 光 峰 位 Ｐ ， 的红移 和 蓝移 ， 是有 待解 决 的 问题之 一 。
用 岛津公 司 Ｒ Ｆ一５０ ３ １型 荧 光 分 光 光 度 计 测 量 得
到 ，ｅ Ｘ 灯作为激发光源 ， 激发波长为 ３０ｒ ６ ｍ。所有 ｉ 测试 都在 室温 下进 行 。
３ 结果 与讨 论
３ｌ Ｐ 。 Ｌ谱
图 １给 出 了新 鲜 制 备 的 Ｐ Ｓ的高 斯 拟 合 Ｐ Ｌ谱 ， 可 以看 到 Ｐ Ｌ谱 是 由三 个 中心 峰 值 依 次是 ５ １ｎ ７ ｍ， ６０ｎ ６４ｎ 的 发光 峰 叠 加 而 成 ， 与 文献 ［ 、 ０ ｍ，３ ｍ 这 ７］ ［１ 上 的结 论 相 吻合 。 以下 用 峰 的 相 对 面 积 表 示 １］ 单 个 发光 峰 的发 光 强 度 。 为 了方 便 讨 论 ， 个 峰分 三 别 标 记 为第一 峰 、 第二 峰 和第 三峰 。
基 本保 持 不变 。
为 １５Ｉ 孔隙率约为 ４ ％。将新 鲜制备 的 Ｐ ． ｘ ｍ， ５ ｓ用 Ｎ 风干后送人 真空室 内待处理。真空室背底真空 ：
多孔硅的制备及稳定化研究
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多孔硅论文多孔硅的制备及发光特性的研究(精)
多孔硅论文：多孔硅的制备及发光特性的研究【中文摘要】本文采用传统的电化学阳极腐蚀法制备p型多孔硅。
通过扫描电子显微镜来观察p型多孔硅表面形貌和腐蚀失重计算p型多孔硅孔隙率和硅层厚度,研究腐蚀时间、电流密度和HF浓度对p型多孔硅电化学阳极腐蚀法制备条件的影响。
结果表明,随腐蚀时间、电流密度和HF浓度逐步增加p型多孔硅的孔隙率先增大后减少,随着腐蚀时间、电流强度和HF浓度的增加,p型多孔硅的厚度逐步增加,呈线性关系。
通过使用荧光分光光度计在室温下测量p型多孔硅光致发光谱,研究腐蚀时间、电流密度和HF浓度对p型多孔硅电化学阳极腐蚀法光致发光特性的影响。
结果表明,增加腐蚀时间,电流密度和HF浓度都能引起p型多孔硅的光致发光谱峰位的蓝移变化。
最后,通过正交优化试验的方法,对p型多孔硅光致发光特性的电学阳极腐蚀法制备条件进行优化。
确定较优的p型多孔硅光致发光特性的电化学阳极腐蚀法制备条件为：腐蚀时间30min,电流密度12mA/cm2, HF 浓度6wt%。
【英文摘要】In this thesis, p-type Porous Silicon was obtained by conventional electrochemical anodization. Morphology of p-type Porous Silicon was observed by scanning electronic microscope (SEM), porosity and thickness of p-type Porous Silicon was studied by calculating weight loss. The influence of etching time, current density and HF concentrationto the fabrication of p-type Porous Silicon by conventional electrochemical anodization was studied. The results showed that increase of etching time, current density and HF concentration, the porosity of p-type Porous Silicon increase, then decrease and the thickness of the Porous Silicon is increased gradually, which fit a linearrelationship.Photoluminescence of Porous Silicon was indicated by fluorescence spectrum at room temperature. The dependence of room temperature visible photoluminescence of Porous Silicon and its microstructure on the anodization conditions, such as etching time, current density and HF concentration were studied. The results showed that the increase of etching time, current density and HF concentration results in a blue shift of luminescent wavelength.At last, The optimum technology of the Porous Silicon fabrication was determined by orthogonal experimental design. The research results of the experiments show that conditions for etching time 30min, current density 12mA/cm2 and HF concentration 6wt%.【关键词】多孔硅制备孔隙率光致发光【英文关键词】porous silicon fabrication porosity photoluminescence【目录】多孔硅的制备及发光特性的研究摘要4-5ABSTRACT5目录6-7第一章绪论7-20 1.1 多孔硅研究发展概述7-8 1.2 多孔硅的制备方法8-11 1.3 多孔硅的形成机理11-14 1.4 多孔硅的发光机理14-17 1.5 多孔硅发光材料的应用17-18 1.6 选题意义及研究内容18-20第二章电化学阳极腐蚀法制备p型多孔硅实验20-32 2.1 实验材料20 2.2 实验仪器和化学试剂20-21 2.3 实验装置21-26 2.4 工艺流程26-31 2.5 测试方法与仪器31-32第三章 p型多孔硅电化学阳极腐蚀法制备条件的研究32-42 3.1 p 型多孔硅表面形貌的参数32-33 3.2 腐蚀时间对p型多孔硅表面形貌的影响33-35 3.3 电流密度对p型多孔硅表面相貌的影响35-38 3.4 HF浓度对p型多孔硅表面形貌的影响38-41小结41-42第四章 p型多孔硅的光致发光特性的研究42-50 4.1 腐蚀时间对p型多孔硅光致发光特性的影响42-43 4.2 电流密度对p型多孔硅光致发光特性的影响43-44 4.3 HF浓度对p型多孔硅光致发光特性的影响44-45 4.4 p型多孔硅光致发光特性制备条件的优化45-48小结48-50结论50-51致谢51-52参考文献52-55。
多孔硅中氧、碳、氮行为的研究
多孔硅中氧、碳、氮行为的研究硅作为一种重要的无机矿物是地壳中最丰富的元素，多孔硅（porous silica）在近些年中受到了广泛关注并在多个领域广泛应用，尤其是在光电子、光学技术、纳米技术、电子学、精细化学等领域。
尽管多孔硅一直是研究者关注的热点，但是关于其研究的重点主要集中在氧元素，而氮和碳行为的研究却一直比较薄弱。
在多孔硅中，碳和氮的行为可以影响硅的性质，比如导电性、光学性能和抗腐蚀性。
因此，研究多孔硅中氮、碳的行为是非常重要的，这有助于更好地控制和设计多孔硅的性能。
为了更深入地了解多孔硅中氮、碳和氧的行为，研究者们做了一系列的实验，首先观察不同参数下多孔硅的形貌，考察不同参数对多孔硅的形貌的影响。
此外，研究者还去探究几种热处理对氮、碳和氧的行为的影响，通过X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDX）和热重分析（TGA）的实验，观察多孔硅的结构和化学性质的变化。
经过实验，研究者们发现，多孔硅中的碳、氮和氧行为是复杂又有趣的。
首先，在温度升高的情况下，氮和碳会从多孔硅中被挥发，挥发过程会使表面空间变得更大，而空间膨胀会抑制硅的热膨胀，因此热处理会改变多孔硅的光学和电子特性。
同时，氧在多孔硅中的分布是不均匀的，热处理后形成的氧含量和分布会对多孔硅的导电性产生重要影响。
此外，氮和碳在多孔硅中也会影响抗腐蚀性，当多孔硅接触到水，碳和氮会形成一层保护膜，保护多孔硅不会被水腐蚀，同时，碳会影响多孔硅的粘附性能，比如粘结能力，有利于改善多孔硅的抗腐蚀性能。
以上结论表明，对多孔硅中的氮、碳和氧的行为有了更深入的了解，可以有效地调控多孔硅的性质，从而进一步探究多孔硅的应用潜力，为未来的应用提供可能性。
总之，研究多孔硅中的氮、碳和氧的行为将会有助于更好地设计多孔硅的性质，更有效地实现多孔硅的应用，推动多孔硅在科学和工业上的发展。
未来，就业有助于更深入地研究多孔硅中氮、碳和氧的行为，从而有效地指导多孔硅的实际应用。
大气环境下光化学反应对有害气体迁移的影响
大气环境下光化学反应对有害气体迁移的影响大气环境中的光化学反应是一种重要的空气污染物转化和氧化过程。
光化学反应对大气中有害气体的迁移、转化和净化具有不可忽视的影响。
本文将探讨光化学反应对有害气体迁移的影响，以及在环境保护中的意义。
一、光化学反应与大气污染物的迁移大气中的光化学反应是指在太阳辐射的作用下，氮氧化物、挥发性有机化合物等污染物之间发生光化学反应。
光化学反应不仅能将一部分空气污染物转化为无害的物质，还能促进大气污染物的扩散和迁移。
例如，光化学反应使得臭氧（O3）在大气中形成，臭氧可作为一个强氧化剂，在大气化学反应中起到重要的作用。
同时，臭氧也是人们熟知的污染物，会对人体健康和环境造成危害。
光化学反应使得臭氧的生成与消耗达到平衡状态，保持了臭氧浓度在一定的范围内。
此外，光化学反应还使得一些有害气体的化学性质发生变化，促使其更易于迁移。
例如，光化学反应还会使硫醇等硫化合物转化为二氧化硫，进一步影响大气中的酸雨形成。
二、光化学反应对空气质量改善的意义光化学反应对空气质量的改善具有重要的意义。
光化学反应能够将一些有害化合物转化为无害物质，净化大气污染。
例如，挥发性有机物（VOCs）是大气中的重要污染物，但经过光化学反应后，很多挥发性有机物会逐渐转化为无害的物质，减少了空气污染。
此外，光化学反应还能控制和调节大气中的臭氧浓度。
臭氧虽然在高层大气中对地球起到保护作用，但在低层大气中却是一种污染物。
通过调控光化学反应的条件，可以减少臭氧生成和降低其浓度，从而保障空气质量，减少对人体健康的影响。
三、光化学反应在环境保护中的应用光化学反应的应用已经成为环境保护的重要手段之一。
通过利用光化学反应原理，可以有效降低大气中有害气体的浓度，达到净化空气的目的。
一个典型的应用例子是光催化技术。
光催化技术利用光化学反应的原理，通过材料表面上的光催化剂吸收太阳光，形成活性氧和自由电子，从而降解大气中的污染物。
光催化技术在车库、厂房等封闭空间的通风净化中得到广泛应用，能够有效降低空气中的有害气体浓度。
硅氧化物在传感器技术中的应用研究
硅氧化物在传感器技术中的应用研究摘要：传感器技术是当今科技领域的重要研究方向之一。
硅氧化物作为一种重要的材料，在传感器技术中具有广泛的应用。
本文将重点介绍硅氧化物在传感器技术中的应用研究进展，包括气体传感器、湿度传感器、压力传感器、光学传感器和生物传感器等方面。
文章将详细介绍硅氧化物材料的特性，以及其在各类传感器中的应用原理和性能优势，为今后进一步推动硅氧化物在传感器技术中的应用提供参考。
1. 引言传感器技术的发展正在改变着我们的生活方式。
传感器是一种能够感知和检测环境物理和化学变化的设备，广泛应用于制造业、医疗保健、环境监测等领域。
硅氧化物具有优异的物理和化学性质，使其成为传感器材料中常见且重要的一种。
硅氧化物具有良好的生化兼容性、稳定性和高度灵敏，因此在传感器技术中得到了广泛的应用。
2. 硅氧化物在气体传感器中的应用气体传感器是最常见的传感器类型之一，硅氧化物材料在气体传感器中具有良好的应用前景。
硅氧化物表面和气体分子之间的相互作用可以通过电学、热学或光学等方式检测，使其成为制备高灵敏度气体传感器的理想材料。
例如，硅氧化物在甲烷、二氧化碳和氧气等气体传感器中的应用已经取得了显著的研究进展。
3. 硅氧化物在湿度传感器中的应用湿度传感器是用于测量空气中湿度水平的设备，广泛应用于农业、气象、建筑和工业等领域。
硅氧化物膜在湿度传感器中以其优异的湿敏性能和稳定性而备受关注。
通过改变硅氧化物的表面形貌和结构，可以调控其对湿度的响应特性，从而实现湿度传感器的高灵敏度、快速响应和长期稳定等性能要求。
4. 硅氧化物在压力传感器中的应用压力传感器是用于测量压力变化的设备，广泛应用于工业控制、天气监测、医疗诊断等领域。
硅氧化物在压力传感器中的应用主要包括压阻式传感器和微机电系统（MEMS）传感器。
硅氧化物材料的高度可调性和压阻特性使其成为高灵敏度、可靠性和性能稳定的压力传感器的理想选择。
5. 硅氧化物在光学传感器中的应用光学传感器是利用光学效应测量和检测物理量或化学物质的设备。
光化学传感器在环境监测中的应用研究
光化学传感器在环境监测中的应用研究光化学传感器是一种利用光化学反应原理进行检测、测量的传感器。
其工作原理是通过光照射到传感器上的光敏材料，激发出光电子，从而产生电流或电压信号。
这种传感器在环境监测领域中有着广泛的应用，可以用于检测大气中的污染物、土壤中的化学物质、水体中的有害物质等。
光化学传感器在大气环境监测中的应用尤为突出。
通过光化学反应原理，可以快速、精准地检测大气中的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物。
这些污染物虽然在空气中的浓度很低，但对人类健康和环境造成的危害不可忽视。
光化学传感器可以实时监测这些污染物的浓度，为环境保护和预防空气污染提供重要数据支持。
除了大气监测，光化学传感器在土壤环境监测中也有着广泛的应用。
土壤中的化学物质对农作物生长和土壤质量有着重要影响，因此需要进行及时监测和分析。
光化学传感器可以检测土壤中的酸碱度、氮磷钾元素含量等指标，为农业生产提供科学依据，实现精准施肥和增产增效。
水体是生命之源，水质的监测尤为重要。
光化学传感器可以应用于水体中有害物质的检测，如重金属离子、有机污染物等。
这些有害物质对水生生物和人类健康都具有潜在的危害，因此需要及时监测和控制。
光化学传感器的高灵敏度和高精度可以有效地监测水体中的有害物质浓度，为水质评估和环境保护提供可靠数据支持。
总的来说，光化学传感器在环境监测中具有重要的应用价值。
通过不断的研究和改进，光化学传感器的技术性能和性能指标将得到进一步提升，为环境保护和可持续发展提供更加有效的技术支持。
希望未来能够有更多的科研机构和企业参与到光化学传感器的研究和应用中，共同推动环境监测技术的发展，保障人类生存和健康。
硅氧化物基多功能光纤传感器的制备与性能研究
硅氧化物基多功能光纤传感器的制备与性能研究光纤传感器是一种基于光学原理的传感器，其具有高灵敏度、高分辨率、远距离传输等优势。
在各个领域中，如医疗诊断、环境监测、工业控制等方面，光纤传感器都发挥着重要的作用。
其中，硅氧化物基多功能光纤传感器因其优异的性能，成为目前研究的热点之一。
本文将介绍硅氧化物基多功能光纤传感器的制备方法以及其性能研究成果。
1. 硅氧化物基多功能光纤传感器的制备方法硅氧化物基多功能光纤传感器的制备主要涉及光纤的预制和传感器的功能化处理两个步骤。
1.1 光纤的预制光纤的预制是制备硅氧化物基多功能光纤传感器的第一步。
该步骤主要包括光纤材料的选取、光纤的拉制和光纤的包覆等过程。
首先，选择高纯度的二氧化硅作为光纤的材料。
其具有良好的激光抗辐照性能、热稳定性和光学透明性。
接下来，通过光纤拉制的方法制备光纤。
拉制过程需要精密的设备和技术，可以控制光纤的直径和真空度，以获得高质量的光纤。
最后，对光纤进行包覆，以提高光纤的保护性和耐腐蚀性。
常用的包覆材料有氟化聚合物或聚酯等。
1.2 光纤传感器的功能化处理光纤传感器的功能化处理是实现光纤传感器具有具体功能的关键步骤。
其中，硅氧化物基多功能光纤传感器常用的功能包括温度传感、应变传感和气体传感等。
温度传感：通过在光纤表面或内部引入温度敏感材料，如掺杂镧系离子的硅氧化物，可以实现对温度的高灵敏度检测。
应变传感：采用光纤布拉格光栅（FBG）技术，通过对纤芯光纤进行特殊设计，在引入外界应变时，通过检测光纤中反射的光信号频率变化实现对应变的测量。
气体传感：结合特定的材料或中空的光纤结构，可以实现对特定气体的敏感检测，如CO2、甲烷等。
2. 硅氧化物基多功能光纤传感器的性能研究硅氧化物基多功能光纤传感器在各个领域中已取得了丰硕的研究成果，并得到了广泛应用。
2.1 高灵敏度与高分辨率硅氧化物基多功能光纤传感器具有高灵敏度和高分辨率的特点。
通过优化光纤材料的纯度和制备工艺，可以提高光纤传感器对外界环境的响应能力，并实现更高的精度和分辨率。
大气环境中光化学反应对空气质量的影响评估
大气环境中光化学反应对空气质量的影响评估近年来，随着经济的发展和城市化进程的加速，大气污染问题日益突出，空气质量成为人们关注的热点之一。
而光化学反应作为大气污染物的重要来源之一，对于空气质量的影响至关重要。
本文将从光化学反应的机制、影响因素以及评估方法等方面进行论述，以期对光化学反应对空气质量的影响进行全面评估。
一、光化学反应机制光化学反应是指在光的作用下，大气中的气体相互作用形成新的气体的过程。
其中最典型的是光解和光氧化反应。
光解反应是指吸收光能后，气体分子发生裂解，生成自由基或者活性分子。
而光氧化反应则是指气体分子与氧气发生反应，生成氧化性物质或氧化性废物。
二、影响因素光化学反应的发生受到多种因素的影响。
首先是太阳辐射的强度和频谱分布。
太阳辐射的变化会直接影响光化学反应的进行，进而对大气污染物的浓度分布产生重要的影响。
其次，大气中的污染物种类和浓度也是影响光化学反应的重要因素。
不同污染物在光化学过程中的反应速率和产物种类各异，因此对光化学反应中的污染物的种类和浓度进行准确的评估至关重要。
此外，温度、湿度、风速等气象条件也对光化学反应的发生和进程产生显著影响。
三、评估方法针对光化学反应对空气质量的影响，科研人员开展了大量的评估研究，并提出了一系列的评估方法。
其中，模型模拟是最常用的评估方法之一。
通过建立复杂的化学反应模型，模拟大气中不同污染物在光化学反应中的行为，预测空气中污染物的浓度变化和分布情况。
此外，实地观测和监测是另外一种常用的评估方法。
通过安装监测设备，对大气污染物的种类和浓度进行实时监测，从而分析光化学反应对空气质量的影响。
此外，还可以通过采集大气样品，进行实验室分析，研究光化学反应的具体过程和影响机制。
四、光化学反应对空气质量的影响评估光化学反应对空气质量的影响是一个复杂的过程。
一方面，光化学反应可以将大气中的一些有害物质转化为更稳定的物质，从而降低其对空气质量的影响；另一方面，光化学反应也可能导致一些有害气体的形成，进一步加剧大气污染。
MgO、SnO2、TiO2表面氧空位性质对气体光学传感特性的影响
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电化学阳极氧化时间对多孔硅表面形态及孔隙率影响
黎学明’许林刘强 （重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４） 多孔硅是一种新型纳米结构材料，在光子器件、光电子器件、传感器、载体介质等领域具有应用潜 力，引起人们极大关注Ｉｌ－２１．多孔硅的表面形态和孔隙率是影响多孔硅理化性质的主要因素，而电化学阳 极氧化条件则是影响多孔硅形态和孔隙率的关键．对此，本文拟研究阳极氧化时间对多孔硅的形态和孔 隙率影响规律，为进一步制备高质量多孔硅提供技术支持． １实验 １．１仪器、试剂与材料 ＣＨＩ电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）、ＸＬ３０．ＴＭＰ型扫描电子显徼镜（荷兰ＰＨＩＬＩＰＳ公司）、 ＣＳＰＭ－２０００ＷＥ型原子力显微镜（中国科学院化学研究所本原纳米仪器有限公司）、Ｐ型单晶片（掺Ｂ， 晶面方向（１００），电阻事７一１３Ｑ·ｃｍ，德国Ｗａｋｅｒ化学公司）；ＨＦ、ＨＣｌ、无水乙醇、丙酮、氨水、Ｈ２０２、 等均为分析纯． １．２实验过程
2.会议论文 田甜.肖秀峰.刘榕芳 电化学阳极氧化自组织TiO2纳米管阵列的研究 2006
为了弄清阳极氧化制备TiO2纳米管阵列的影响因素及形成机理,本文研究了HF浓度W(HF)=0.1～1.0％,电压(5V～30V),时间(20min～120min)对阳极氧 化TiO2纳米管阵列形貌的影响,用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行表征,并通过电流时间变化曲线探讨了TiO2纳米管阵列的形成机理 .结果表明,氧化电压、电解液浓度、氧化时间是影响TiO2纳米管阵列形貌的主要因素,TiO2为不定形结构.只要延长时间,在低浓度W(HF)=0.1％HF溶液中 也能得到TiO2纳米管阵列.阳极氧化的整个过程分为3个阶段,纳米管阵列的形成是场增强氧化、场增强氧化膜溶解和HF化学溶解共同作用并达到动态平衡 的结果.
多孔硅发光稳定性的研究的开题报告
多孔硅发光稳定性的研究的开题报告
尊敬的评审老师：
本文将着重探讨多孔硅发光稳定性的问题，阐述其现状以及未来发展方向。
多孔硅是一种独特的材料，具有较大的比表面积和优异的光学特性，具有广泛的应用前景。
但是，多孔硅的不稳定性一直是多孔硅材料应用领域的一个关键问题。
首先介绍了多孔硅的制备方法以及多孔硅的光学特性。
然后，探讨了多孔硅发光稳定性的研究现状和存在的问题。
由于多孔硅的表面活性，其光学性质容易受到环境
因素的影响，因此多孔硅的稳定性是多孔硅应用的关键问题。
接下来，本文将阐述多孔硅发光稳定性的研究方法以及存在的问题。
多孔硅光学性质的研究需要通过对其结构和表面的改变来实现。
同时，光学特征的检测也需要采
用高精度的光学测试仪器来进行。
但是，目前针对多孔硅的光学测试仪器还不够完善，因此需要开发更高精度的测试仪器。
最后，本文将探讨未来多孔硅发光稳定性的研究方向。
研究人员需要从多个方面考虑多孔硅发光稳定性，发展更加稳定的多孔硅和更好的光学测试仪器，以推动多孔
硅应用领域的进一步发展。
在本文研究中，我们将对多孔硅发光稳定性的问题进行深入研究，以期为多孔硅应用领域带来新的突破。
感谢您的关注和支持。
基于还原氧化石墨烯场效应管型室温SO2气体传感器的研究
基于还原氧化石墨烯场效应管型室温SO2气体传感器的研究摘要：本文针对室温下SO2气体传感器的稳定性及灵敏度问题，设计并制备了一种基于还原氧化石墨烯场效应管型的SO2气体传感器。
首先使用氧化石墨烯作为半导体材料，经过还原处理获得还原氧化石墨烯，并通过化学还原法制备了场效应管型SO2气体传感器。
在常温下，该传感器实现了对SO2气体的高灵敏度检测，响应时间快，且具有较好的稳定性。
实验结果表明，还原氧化石墨烯场效应管型SO2气体传感器具有非常好的应用前景。
关键词：氧化石墨烯，还原氧化石墨烯，场效应管型，SO2气体传感器，灵敏度，稳定性1.引言随着环境污染日益加剧，SO2排放量逐渐增加，SO2气体检测越来越受到人们的重视。
传统的SO2气体传感器通常需要高温和高湿度条件下进行检测，而现实生产和日常生活中，常温下的SO2气体检测具有非常重要的意义。
因此，研究室温下高灵敏度、高选择性、高稳定性的SO2气体传感器具有重要的应用前景。
2.研究方法本文设计了一种基于还原氧化石墨烯场效应管型的SO2气体传感器。
首先，使用文献报道的方法制备出氧化石墨烯作为半导体材料；其次，使用还原氧化石墨烯制备出场效应管型SO2气体传感器；最后，通过实验测试其灵敏度和稳定性。
3.实验结果及分析实验结果表明，基于还原氧化石墨烯场效应管型的SO2气体传感器具有很好的灵敏度和稳定性。
在常温下，传感器可以实现对SO2气体的高灵敏度检测，响应时间快，且具有非常好的稳定性。
经过反复测试，该传感器的稳定性能得到了保证，不易受到环境影响。
4.结论本文成功地设计并制备了一种基于还原氧化石墨烯场效应管型的SO2气体传感器，具有高灵敏度、高选择性、高稳定性的特点，可用于室温下对SO2气体的检测，在环境监测和工业生产等领域具有广阔的应用前景5.讨论基于场效应管的气体传感器具有很好的应用前景。
通过使用还原氧化石墨烯作为半导体材料，本文成功地制备出一种高灵敏度、高选择性、高稳定性的SO2气体传感器。
多孔硅的制备条件对其光致发光特性的影响
多孔硅的制备条件对其光致发光特性的影响王晓静;王佐臣;李清山;王菲菲;王桂珍【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2004(025)003【摘要】不同的实验条件下制备的多孔硅的光致发光(PL)特性是不同的,这是许多研究产生分歧的主要原因.对比分析了阳极氧化电流密度、阳极氧化时间、溶液浓度以及自然氧化时间对多孔硅光致发光光谱的影响.认为在一定的范围内,多孔硅的发光峰位会随电流密度的增大而蓝移,要获得较强的发光,需要选择合适的电流密度;随着腐蚀时间的延长,多孔硅的发光峰位也发生蓝移.当HF酸的浓度较小时,峰位随浓度的增大表现为向低能移动;而当HF酸的浓度较大时,峰位随浓度的增大则表现为移向高能.多孔硅在空气中自然氧化,其发光峰位发生蓝移,而发射强度随放置时间的延长而降低.并用量子限制模型和发光中心模型对实验结果进行解释.【总页数】6页(P261-266)【作者】王晓静;王佐臣;李清山;王菲菲;王桂珍【作者单位】曲阜师范大学,物理系,山东,曲阜,273165;曲阜师范大学,物理系,山东,曲阜,273165;曲阜师范大学,物理系,山东,曲阜,273165;曲阜师范大学,物理系,山东,曲阜,273165;曲阜师范大学,物理系,山东,曲阜,273165【正文语种】中文【中图分类】O482.31【相关文献】1.多孔硅/多孔氧化铝与DBO-PPV复合光致发光特性研究 [J], 赵毅;杨德仁;阙端麟2.多孔硅/多孔氧化铝与PVK复合光致发光特性 [J], 赵毅;夏明哲;杨德仁;周成瑶;阙端麟3.硫化锌/多孔硅复合体系光致发光特性的研究 [J], 王彩凤;李清山4.CdS纳米颗粒填充的自支撑多孔硅光致发光特性 [J], 邢正伟;沈鸿烈;李金泽;张三洋;杨家乐;姚函妤;李玉芳5.浸泡后多孔硅的结构及光致发光特性 [J], 严勇健;吴雪梅;诸葛兰剑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氧化层对水分解阳极多孔Si性能的影响
氧化层对水分解阳极多孔Si性能的影响
刘雅欣;杜海红;刘志超;李盼;李国科;甄聪棉
【期刊名称】《河北师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2018(42)4
【摘要】通过改变腐蚀时间,研究了多孔硅的反射率、禁带宽度、发光性能,比较了退火前后多孔硅作为水分解阳极的工作性能.测试表明,当腐蚀时间为45min时,得到的多孔硅孔隙均匀,反射率低.大气退火在多孔硅表面形成了一层SiO_2,在水分解中起到很好的保护作用.对于退火样品,腐蚀时间为45min样品,电流密度较早达到稳定,腐蚀速率最小.
【总页数】6页(P306-311)
【关键词】多孔硅;反射率;禁带宽度;发光性能;三电极工作站
【作者】刘雅欣;杜海红;刘志超;李盼;李国科;甄聪棉
【作者单位】河北师范大学物理科学与信息工程学院;河北省新型薄膜材料实验室;石家庄铁道大学数学与物理系
【正文语种】中文
【中图分类】O469
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二氧化硅 光催化
二氧化硅光催化二氧化硅是一种常见的无机化合物，具有广泛的应用领域。
其中之一就是光催化领域。
本文将介绍二氧化硅在光催化中的应用及机制。
光催化是指在光照条件下，利用光催化剂催化反应的过程。
光催化剂可以通过吸收光能，产生电子-空穴对，并参与化学反应。
二氧化硅作为一种光催化剂，具有优异的光催化性能和广泛的应用前景。
二氧化硅光催化具有高效的光吸收能力。
二氧化硅纳米材料具有高比表面积和丰富的表面活性位点，能够吸收可见光和紫外光，将光能转化为电子和空穴。
这些电子和空穴在二氧化硅表面发生迁移，参与光催化反应。
二氧化硅光催化具有良好的光稳定性和化学稳定性。
二氧化硅是一种无毒、无害的材料，具有良好的化学稳定性。
在光催化反应中，二氧化硅表面吸附的物质可以通过光生电子和空穴的参与，发生氧化还原反应。
这些反应过程不会影响二氧化硅本身的结构和性能，使其具有长久的光催化活性。
二氧化硅光催化具有广泛的应用前景。
在环境治理方面，二氧化硅光催化可以应用于水污染处理、空气净化等领域。
例如，利用二氧化硅光催化剂对水中的有机物进行降解，可以高效去除水中的污染物。
在能源领域，二氧化硅光催化可用于光电转化和光催化水裂解等过程，实现能源的高效转化和利用。
此外，二氧化硅光催化还可以应用于有机合成、光催化消毒等领域。
二氧化硅光催化的机制主要涉及光吸收、电子-空穴对的产生和迁移、表面反应等过程。
在光照条件下，二氧化硅纳米颗粒吸收光能，产生电子-空穴对。
这些电子和空穴在二氧化硅表面迁移，通过与吸附分子的氧化还原反应，实现光催化反应的进行。
其中，电子参与还原反应，空穴参与氧化反应。
通过这些反应，二氧化硅光催化剂可以高效地降解有机物、杀灭细菌等。
总结起来，二氧化硅光催化是一种具有广泛应用前景的光催化技术。
其高效的光吸收能力、光稳定性和化学稳定性，使其成为一种理想的光催化剂。
随着对环境治理和能源转化需求的不断增加，二氧化硅光催化技术将发挥更加重要的作用。
未来的研究应该着重于二氧化硅光催化的性能优化和应用拓展，以实现更高效、可持续的光催化反应。
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应 用 化 学
ＣＨＩ ＥＳ ０ＵＲ Ｎ ＥＪ ＮＡＬ ＯＦ ＡＰ Ｕ Ｅ ＣＨＥＭＩ Ｔ Ｐ Ｄ Ｓ ＲＹ
Ｖ １２ ． ｏ ． ４ Ｎｏ ５
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光 化 学 氧化 对 多孔 硅 稳 定 性及 Ｓ 传 感性 能影 响 Ｏ２
３０ ３０ａ 高度 由 ５ ５ ｍ 变 为 ４ ｍ； 现 Ｓ ０键 （ １ ｍ ） ０ － Ｈ 键 （ ４ ｍ ） 振 动 ０ ５ ｍ， ０ ８ａ ０ａ 出 ｉ 一 １１４ｅ 和 Ｓ＿ ２２ ９ｅ 的
峰； 该氧化多孔硅在 ｓ ０ 介质 中呈可逆 的荧光猝灭特征 ， 光峰的位置不 随 ｓ 荧 ０ 浓度变化 而发生移动 ， 稳定性
较好 。 关 键词 Ｓ ， 多 孔硅 ， 致 发 光 ０， 光
中图分类号 ：６ ４ １ ０ ４ ．
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０００ １ （ ０７ ０ －５ ２０ １０ －５ ８ ２ ０ ） ５０ １ － ５
自 １９ ９０年 Ｃｎａ ａｈｍ等 … 发 现 由电化 学 阳极氧化 单 晶硅形 成 的多 孑硅 具有 室 温光 致 发光 现象 以来 ， Ｌ 人们 在其 制备方法 、 光机理 以及应 用等 方面 开展 了大量 工作 ＿“］ 是 ， 发 ２ 。但 由于所 得 多孑 硅表 面 含大 量 Ｌ
２ ０ ． — 收稿 。 ０ － － 修 回 ０ ６ ６１ ０ ８ ２ ６０ ２ ０ ９８
国家 自然科学基金 （０ ００ ６ 资助项 目 ２ ０ ７０ ）
ｓ， Ｏ 对环境造成 的危害十分 巨大 ． 它不仅对人体健康 、 植物 、 生态环境 、 材料等造成危害 ， 而且还与
大气 中其 它酸性 物质 （ Ｎ Ｈ １有 机酸 等 ） 如 Ｏ 、Ｃ、 随降水 过 程 形 成危 害 更大 的酸 雨 ［ ｊ ８ 。因此 ， 开展 ｓ Ｏ 新 型 传感技 术研究 ， 于推动 ｓ 体监测 技术 有重 要作用 。ｓ 多孑 硅 光致 发 光产 生影 响 的现 象 首先 对 Ｏ气 Ｏ对 Ｌ 由 Ｋ ｌ 等 ［’ 观 察到 ， ｅｙ １“ ｌ ０ 在实验 中他们 发 现 ｓ ， 度增加 能够 导致 光化学 氧化 的多 孑硅 光致 发光强 度 降 Ｏ浓 Ｌ 低 ， Ｏ 、Ｏ、Ｏ 、 而 Ｃ Ｃ Ｈ Ｓ和 Ｎ Ｏ 等气 体并不 干扰 测 定 ， 即多 孑 硅具 有 气 相选 择 性猝 灭 反 应特 征 。黎学 明 Ｌ 等 依 据 ＳＯ Ｈ／ ｉ 面处 过 渡态模 型对上 述 现象进 行分 析 ， 开展 多孑硅 传感 ｓ ｉ Ｓ 界 并 Ｌ Ｏ 的初 步实 验 ， 由 但 于 多孑硅 稳定性 不好 、 Ｌ 传感 ｓ ， Ｏ 的可逆 性 较 差 ， 以用 于环 境 监 测 。对 此 ， 文 通过 采 用 单 槽 阳极 氧 化 难 本 电解 池 、 化光化 学 氧化溶 液组成 和后 处理 时 间等 措施 ， 好 地解 决 了前 期 研究 中存在 的 问题 ， 优 较 为进 一 步研究硅 Ｓ ， Ｏ 光学传 感技 术提供 了 良好 的技 术支 持 。
Ｓ． （ ｉ 键 ＝１２，） 这些 氢非常 活 泼 ， 易 被 空气 中的 Ｏ 破 坏 并形 成 非 发 光 中心 ， 致 多 孑 硅 发 光 强 Ｈ ， ３， 极 导 Ｌ
度 降低和 发光峰位 蓝移 ， 而影 响全 硅 光 电子器 件 、 学 和 生物 传感 器 等 产 品 的稳 定性 ＿ 。因此 ， 从 化 ５ ］ 如 何提 高多 孑硅 的稳 定性 已成 为其 能否实 用化 的一个 关键 性 问题 。 Ｌ
１ 实 验 部分
１ １ 材 料和试 剂 ．
ｐｓ， 杂 Ｂ单 晶硅片 ， ．ｉ掺 电阻 率 ７０—１３０ｎ ・ 晶面 （０ ） 洛 阳 ＭＣ ０ ０ ｍ， １０ （ Ｌ电子材料 有 限公 司） 。
ＨＦ ４ ％ ） ＨＣ （ ６ ５ ） Ｎ ３。 ２ Ｎ ＞２ ％ ） Ｈ Ｏ （ ０ ） ｃ ５ Ｈ（ ９ ９ ） Ｃ Ｏ Ｈ３ （０ ， １３ ． ％ ， Ｈ Ｈ Ｏ（ Ｈ３ ５ ， ２ ２ ３ ％ ， ２ Ｏ ９ ． ％ ， Ｈ３ Ｃ Ｈ Ｃ
黎学 明
（重庆大学化学化工学院 摘 要
王力春。 杨建春
重庆 ）
重庆 ４Ｏ ４ Ｏ Ｏ４；教育部 光电技术及系统重点实验 室
采用光化学氧化方法 对多孔 硅进 行后处 理 ， 获得具 有 良好 稳定性 的氧化 多孔硅 ； 用 Ｓ Ｍ、 Ｆ 采 Ｅ Ａ Ｍ、
Ｆ ． 进行表征 ： ＴＩ Ｒ 通过 ｓ ， ０ 传感实验 ， 评价其光致发光谱的变化 。 结果表明 ， 采用 电化学 阳极 氧化制备 的新鲜多 孔硅在空气 中稳定性较差 ，Ｅ 图表明其膜层分布 有 １０× ０ ＳＭ ２ ４ ｍ 的长方形小 块 ， 光化学氧化 后使该 长方形 小块进一步分裂变细 ； Ｆ 图表 明， ＡＭ 新鲜制备 的多孔硅 经稳定 化处理后 ， 面硅柱宽度 由 ７０— ５ ｍ变为 表 ０ ７０ａ
（９５ ） 均为 ＭＯ ９． ％ 等 Ｓ级 ；Ｏ 标 准气 体 （ 南油气 田分公 司天然气 研究 院 ） ｓ 西 。
１ ２ 氧化 多孔硅 的 制备 ．
硅 片依次 用无水 乙醇 、 丙酮 、０ Ｈ １％ Ｆ溶 液清 洗后 ， Ｖ Ｎ ・ ： （ ： （ 用 （ Ｈ Ｈ ０） Ｖ Ｈ ０ ） Ｖ Ｈ ０）＝１１５和 ：： Ｖ ＨＣ）Ｖ Ｈ Ｏ ）Ｖ Ｈ Ｏ）＝１１５混合 液分别 处理 ５ｒｉ， 配 到 由聚 四氟 乙烯 （ｙＦ 材 料 制成 的单 （ １：（ ： ： （ ：： ｎ装 ａ Ｉ Ｅ） ｒ 槽 阳极 氧化 电解 池 中 ， ｌ 作 欧 姆 接 触 。以单 晶 硅 片 为 阳极 ， 网 作 阴极 ， Ａ板 铂 电解 液 的 组 成 为 ｖ（ Ｆ Ｈ