关于几种发光硅基材料的研究
硅基光电材料的研究与开发
硅基光电材料的研究与开发近年来，随着信息技术的飞速发展，人们对光电材料的需求不断增加。
其中，硅基光电材料作为一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
本文将探讨硅基光电材料的研究与开发，并对其未来发展进行展望。
1. 硅基光电材料的特点与应用硅基光电材料是一类以硅为基底的材料，具有许多独特的特点。
首先，硅基光电材料具有良好的光电特性，能够将光信号转化为电信号，实现能量的转换与传输。
其次，硅基光电材料的制备工艺成熟，生产成本低廉，适应了大规模生产的需求。
此外，硅基材料还具有可塑性好、稳定性高等优点，能够适应不同场合的需求。
硅基光电材料在各个领域都有广泛的应用。
在电子工业中，硅基光电材料可用于制备光电器件，如太阳能电池、光电传感器等。
在医学领域，硅基光电材料可用于制备生物传感器，实现对生物分子的便捷检测。
在光通信领域，硅基光电材料可用于光纤通信与光波导的制备，提高传输效率与稳定性。
2. 硅基光电材料的研究进展近年来，随着科学技术的不断进步，对硅基光电材料的研究也越发深入。
研究人员通过对硅基材料的改性与掺杂，提高了其光电性能。
例如，研究人员通过对硅基材料进行微纳加工，制备了纳米结构材料，进一步提高了其光电转化效率。
此外，研究人员还研发了一系列基于硅基材料的新型光电器件。
例如，利用硅基材料的光致发光效应，研究人员成功制备了硅基发光二极管，实现了基于硅材料的光发光器件的突破。
同时，硅基光电材料的研究还推动了光通信技术的发展，使其在高速传输与大容量数据存储方面取得了重要突破。
3. 硅基光电材料的未来发展在未来，硅基光电材料有望在多个领域得到广泛应用。
首先，在太阳能领域，硅基光电材料的高效转换性能将有助于提高太阳能电池的能量转换效率，推动可再生能源的发展。
其次，在信息通信领域，硅基光电材料的突破性进展将推动光通信技术的飞速发展，提高数据传输的速率与稳定性。
此外，硅基光电材料在医学诊断与治疗领域也具有广阔的前景。
随着人们对生命科学的深入研究，硅基生物传感器的需求不断增加，其在生物分子检测、疾病诊断与治疗等方面的应用将逐步扩大。
led 芯片 材料体系
led 芯片材料体系LED（Light Emitting Diode）芯片是LED产品的核心部分，它通过半导体材料的能级跃迁来产生光。
LED芯片的材料体系主要包括以下几种：1. 硅基材料（Si-based）：硅（Si）是最早被用于LED制造的材料之一，但由于其发光效率相对较低，目前主要用于低功率的LED应用，如指示灯。
2. 镓氮化物基材料（GaN-based）：氮化镓（GaN）是制造蓝光LED的主要材料，因为它具有较高的击穿电压、良好的热稳定性和较宽的带隙。
蓝光LED可以通过与其他半导体材料结合形成量子阱结构来产生其他颜色的光，例如通过与砷化镓（GaAs）结合产生绿光，与铟镓磷（InGaP）结合产生黄光。
3. 磷化镓基材料（GaP-based）：磷化镓（GaP）及其合金用于制造黄绿色、绿色到红色范围的LED。
4. 砷化镓基材料（GaAs-based）：砷化镓（GaAs）常用于制造红光和红外线LED。
5. 铟镓氮化物基材料（InGaN-based）：铟镓氮化物（InGaN）合金被用于制造高效率的蓝光和绿光LED。
6. 铝镓氮化物基材料（AlGaN-based）：铝镓氮化物（AlGaN）合金可以产生紫外和深紫外光，常用于特殊应用，如UV固化、消毒等。
7. 复合材料：为了得到更广泛的光谱范围，研究者们开发了多种复合材料，如多元合金化镓氮化物（GaN-based alloys）。
LED芯片的设计和制造涉及到多种材料和工艺的结合，包括晶体生长、加工、封装等。
不同的材料体系具有不同的电学、热学和光学特性，因此选择合适的材料体系对于实现LED芯片的高效率、高稳定性和低成本生产至关重要。
随着技术的不断进步，新材料和新技术的开发也在持续进行中，以满足不断增长的市场需求。
硅基发光材料研究进展_鲍希茂 (1)
19 9
图 1 多孔硅横断面电子显微镜照片( 50 万倍)
图 2 多孔硅光致发光谱
强光发射. 但多孔硅的发光波长和发光强度与 其保存环境及后处理有密切关系[ 6] , 所以认为 表面状态在发光中起重要作用[ 7] . 关于多孔硅 的发光机理, 至今仍然是一个争论的问题. 但量 子限制效应及表面态的作用被越来越多的人所 承认[ 8, 9] . 多孔硅的 发光波长和强度可以 用不 同的制备条件和后处理工艺加以改变, 还可以 用离子注入技术控制[ 8, 10] , 为器件制备提供了 技术条件.
* 1996 年 4 月 3 日收到
物理
1 硅基发光材料
虽然以硅为基础材料的微电子技术已高度 发展, 但在光电子集成技术中硅却遇到了困难, 因为硅是非直接带隙材料, 它基本上是一种非 发光材料. 于是人们面临着一个困难的选择: 选 择之一是, 寻找一种新材料代替硅, 建立新的光 集成技术或光电子技术. 这意味着放弃高度发 展的硅微电子技术和高精度的平面工艺. 这在 经济上和技术上都是行不通的, 经过长期努力 也没有找到硅的替代材料. 另一个选择是, 以硅 为基础制备能发光的复合材料, 这样既保留了 硅平面工艺和硅集成技术, 又增加了所需要的 发光性能, 这就是硅基发光材料的概念[ 1] .
发光多孔硅的发现, 是硅基发光材料研究 中的一个突破. 人们对其寄予了很大的希望, 可 是至今多孔硅在应用方面一直没有大的突破,
200
使多孔硅的发展遇到了一定的困难, 人们的研 究热情有所降低, 面对这种形势, 应冷静思考, 从更广泛意义上对多孔硅作一估价. 2 1 多孔硅仍然是一种重要的有希望的硅基
Key words Si based light emitt ing material, photoluminescence, optoelect ronics
硅基pn结二极管 mos场效应晶体管,gan基异质结场效应晶体管,碳纳米管场效应晶体管
硅基pn结二极管mos场效应晶体管,gan基异质结场效应晶体管,碳纳米管场效应晶体管1. 引言1.1 概述引言部分将涉及到硅基pn结二极管、MOS场效应晶体管、GaN基异质结场效应晶体管和碳纳米管场效应晶体管四个主题。
这四种晶体管都是目前研究和应用最为广泛的半导体器件，它们在电子行业的各个领域扮演着重要的角色。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来展开介绍。
首先，会对硅基pn结二极管进行详细介绍，包括其原理、结构和制备方法以及在不同领域中的应用。
接下来，我们将探讨MOS场效应晶体管的原理、特点以及其结构和工艺流程，并着重关注其发展现状与趋势。
第三部分将聚焦于GaN基异质结场效应晶体管，揭示其原理性能优势，并深入讨论相关材料以及制备方法。
同时还将阐述该晶体管的应用前景与挑战。
最后一部分则是关于碳纳米管场效应晶体管的阐述。
我们首先会介绍碳纳米管的基础知识，然后分析其结构和特性，并展望其在未来的应用前景与发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面介绍硅基pn结二极管、MOS场效应晶体管、GaN基异质结场效应晶体管以及碳纳米管场效应晶体管这四种重要的半导体器件。
通过深入研究它们的原理、制备方法、结构和特性，我们将探索它们在各个领域中的应用前景。
同时，我们也将关注它们目前面临的挑战以及未来可能出现的发展趋势。
通过本文的阐述，我们希望读者能够对这些晶体管有更深入的了解，并为相关研究和开发提供一定的参考。
这对于推动电子行业的创新和进步具有积极意义。
2. 硅基pn结二极管:硅基pn结二极管是一种基本的半导体器件，由p型和n型的硅材料形成的结构组成。
该结构通过在两种不同类型的硅材料中掺入适量的杂质，实现了电荷载流子之间的正负载流并且具有单向导电性能。
2.1 原理介绍:硅基pn结二极管的工作原理基于PN结产生的势垒效应。
当外界施加正向偏置（即连接正极至p区、负极至n区），势垒被降低，使得电子从n区域迁移到p 区，同时空穴被推送到n区域。
硅基光电器件的研究进展与应用
硅基光电器件的研究进展与应用硅基光电器件是一类具有广泛应用前景的器件，其研究和应用在近年来取得了较为显著的进展。
本文将从硅基光电器件的基本结构、研究进展和应用三个方面来进行论述。
一、硅基光电器件的基本结构硅基光电器件是利用硅材料制作的光电器件，其基本结构包括光电二极管、光感测器、光调制器等。
其中，光电二极管是最早应用最广泛的硅基光电器件。
它主要有PN结和PIN结两种结构，PN结的光电转换效率较低，PIN结由于在i区引入掺杂剂，能够增加载流子密度，提高光电转换效率。
光电二极管常用于光信号的接收、激光测距、通讯等方面。
光感测器是一种基于硅材料制备的红外探测器，其通过吸收红外辐射产生的光生电子为载流子，进而实现探测功能。
它具有灵敏度高、响应速度快等优点，在红外光学、安防监控等领域有着广泛的应用。
光调制器是硅基光电器件中的一种重要器件。
它可以通过电场或光场控制光的传输和调制，实现调制信号的传输和处理。
光调制器与光纤互相作用，广泛应用于光通讯领域。
二、硅基光电器件的研究进展随着材料合成、加工技术和相关理论的不断发展，硅基光电器件的研究也得到了快速的进展。
近年来，主要有以下几方面的研究成果：1. 硅基光电器件的新材料研究。
硅基光电器件的性能受到材料特性的限制，新材料的引入是改善其性能的关键。
近年来，研究者们使用过渡金属硅凝胶 (TMOS)和二甲基硅烷 (DMS) 等材料制备了一系列的二氧化硅、硅基氧化铝和氮掺杂二氧化硅薄膜。
这些新材料在提高硅基光电器件性能方面取得了巨大的进展。
2. 光调制器的高速化。
在现今高速通讯的大环境下，为了适应高速、大容量的信息传输需求，光调制器的速度已成为研究的热点问题。
目前，研究者们主要通过提升光调制器的带宽来解决这个问题，研制出了高速、高灵敏度的硅基光调制器。
3. 硅基光电器件的微纳加工。
现今，微纳加工技术的不断进步，对硅基光电器件研究的影响越来越明显。
在微纳加工技术的基础上，研究者们成功地制备了纳米结构、纳米传感器等硅基光电器件，并在生物医学等领域展开了广泛的应用。
掺Eu 3+硅基材料的发光性质
ｈ ３ ０ ，０ｒｉ；０ ℃ ．５ｍ ｎ８ ０ ，０ｍｉ。制成厚度为 １ ：０ ℃ ２ ｎ ５ ０ １ ｉ；ｏ℃ １ ｎ ｎ
ｍｍ的掺 Ｅ 硅 基 材料 ， ｕ的 掺杂 量 为 Ｅ Ｓ ＝６ ９ Ｅ ｕ：ｉ ．７： １０， ０ 用于荧光光谱 测定。 ０
三维荧光光谱 的测试条 件为 ： 激发 光谱 的起 始 波长 ２ ０ ５
ｎ 终止波长 ４ ０ｒｎ问 隔 ２ １； ｍ． ０ ， ， ／ ０ １ １发射光谱 的起始波 长 ５ ０ １ １ ５ ｎ 终止 波 长 ６０ ｎ 间 隔 １ ／ ， 描 速 度 １ ０ ， ・ ｍ， ５ ｍ． ０ ｒｎ 扫 ， ２ ００ ｒ ／ ｎ ｍ ｎ 。 出射 和入射狭缝均 为 ５ ０ｒｎ Ｐ ｉ－ ， ， ， ＭＴ电压 ４０Ｖ。 ／ ０ １ ２ 掺 Ｅｄ ， ， 硅基发光材料的镧备 取正硅酸 乙酸酯 ｌ 无水乙醇 ｌ ０ｍＬ， ０ｍＬ， 加入 ０ １ ｔ ．０ｍｏ
・
Ｄ ．ｌ 。Ｅｌ 的电子结构是４ ６ 通过对各种 Ｅ ３的配合物及掺 ，， ｕ
Ｅ１ ｌ Ｈ的光学材料 的研 究 ， 人们 发 现 ． 土离子 的发 光性 能除 稀
了与本身的结构有关外 ． 强烈依赖 于他们在 配庠或基 质 中 还 的化学环境 和结 构环境 。溶胶 一 胶法 叫 ］ 凝 是制备 新 型发 光材 料的一种合适方法 ． 与传统的熔 融法 相 比． 它具有在溶液 中室温下 以分子水平 均匀地掺 杂等优点 ． 以制得 的光 学材 所 料掺杂的均匀性 、 明性 都极好 。奉 文利 用此优点 ， Ｅ ３ 透 把 ｕ 的优越 的发光性能 与溶胶一 胶方法 制备光 学材料 的优 点结 凝 合起 来 ， 了掺 Ｅ１ 的硅基 材料 ， 制备 ｌ ¨ 并利用 三维荧 光光 谱研
几种硅基太阳能电池输出特性的测试与分析
袁银 梅 （ 安徽 工业 大学冶金 与 资源 学 院， 徽 安 摘 马鞍 山 ２ ３ ０ ） ４ ０ ２
要 ： 单 晶硅 、 晶硅 、 晶硅 三种 太 阳能 电池输 出特 性进行 了测量 与分析 ， 为全 面地研 对 多 非 较
究 了功 率特性 、 安特 性 以及 开路 电压 、 伏 短路 电流 、 充 因子和 转 换 效 率与 光 强 的 关 系等 。揭 示 了 填
第２ ９卷 ， 总第 １８期 ６ ２１ ０ １年 ７月 ， ４期 第
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴＩ ＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ． ９， ｕ ．１ １ ２ Ｓ ｍ Ｎｏ ６８
Ｊ １２ １ ， ｏ ４ ｕ．０ １ Ｎ ．
几 种硅基 太阳能 电池输 出特性的测 试与分析
文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ２— ３ ９ （０ １ ４— ３ ７— ５ １０ ６ ３ ２ １ ）０ ０ ６ ０
关键 词 ： 基 太 阳能 电池 ； 出特性 ； 强 ； 换效 率 硅 输 光 转
硅基材料的制备与性能研究
硅基材料的制备与性能研究硅基材料是一类广泛应用在电子、光电子、能源等众多领域的重要材料。
其制备与性能研究对于开发新型材料、提升器件性能以及推动科技进步具有重要意义。
本文将从不同角度探讨硅基材料的制备方法以及其性能研究，为读者提供对该领域的全面了解。
一、硅基材料的制备方法硅基材料的制备方法多种多样，包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、溶胶-凝胶法、磁控溅射等。
其中，CVD是最常用的制备方法之一。
CVD通过将反应气体传递到加热的衬底上，在高温下进行热解反应，使得硅原子在衬底表面上沉积形成硅基材料。
不同的CVD方法可以在不同的条件下控制硅基材料的形貌和性能，如低压CVD、热氧化法和PECVD等。
除了CVD，溶胶-凝胶法也是硅基材料制备的重要方法。
该方法通过将硅源和溶剂进行混合，并添加催化剂、表面活性剂等辅助物质，在适当的温度下生成溶胶体系。
随后，通过加热使溶胶液体发生凝胶化反应，生成凝胶体。
经过干燥和热处理后，最终获得硅基材料。
溶胶-凝胶法制备的硅基材料具有较高的纯度和较好的成膜性能，可以制备出纳米级的硅材料。
二、硅基材料的性能研究硅基材料具有优异的电子、光学和机械性能，对于其性能研究是推动材料应用和开发的关键。
在电子学领域，硅基材料常用于集成电路的制备。
通过改变硅材料的掺杂浓度、薄膜厚度和衬底结构等参数，可以调控其导电性能和载流子浓度。
此外，硅材料还广泛应用于太阳能电池、发光二极管等器件的制备。
对于硅基材料的能带结构和光学性质的研究，可以提高器件的光电转换效率。
另一方面，硅基材料在生物医学领域也展现出重要的应用前景。
硅基材料可以作为药物载体、生物传感器和组织工程支架等，在药物控释、生物检测和组织修复等方面发挥作用。
对于硅基材料的生物相容性和生物降解性的研究，可以优化其在生物医学领域的应用效果。
此外，硅基材料的力学性能也备受关注。
通过改变硅基材料的微观结构和纳米尺寸效应，可以调控其力学性能。
离子注入制备硅基发光材料及其性能研究的开题报告
离子注入制备硅基发光材料及其性能研究的开题报告一、研究背景与意义：随着科技的不断发展，人们对于光电器件的需求越来越高，而硅基发光材料因其具有优异的性能，在光电器件中得到了广泛应用。
然而，硅基发光材料制备与传统的材料制备方法存在着一定的差异，为了提高硅基发光材料的发光效率和稳定性，离子注入成为了一种常用的制备方法。
因此，本研究将通过离子注入制备硅基发光材料，研究其发光性能与稳定性，并对其应用于光电器件中的可行性进行探讨，旨在为硅基发光材料的研究与应用提供新思路。
二、研究内容：1.硅基材料的制备与表征：采用化学气相沉积法（CVD）制备硅基材料，并通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对其进行表征。
2.离子注入制备硅基发光材料：选取相应离子注入剂、注入能量和剂量等参数，进行离子注入制备硅基发光材料，并对其进行表征。
3.硅基发光材料的性能研究：通过荧光光谱仪等手段对硅基发光材料的发光性能进行测试，并对其发光效率和稳定性进行评估。
4.硅基发光材料在光电器件中的应用研究：将制备好的硅基发光材料应用于LED 等光电器件中，测试其性能和应用效果。
三、研究方法：本研究采用实验室制备硅基材料和离子注入制备硅基发光材料的方法，通过荧光光谱仪等光学手段对硅基发光材料的发光性能进行测试、并对其应用于光电器件中的可行性和应用效果进行研究。
在整个研究过程中，充分利用SEM、TEM等仪器对样品进行表征和分析。
四、研究预期成果：1.成功制备出具有优异性能的硅基发光材料。
2.深入研究硅基发光材料的发光性能与稳定性，为光电器件的应用提供新的方案和思路。
3.探索离子注入在硅基发光材料制备中的应用价值。
四、研究难点与问题：1.硅基发光材料的制备方法选择和工艺参数调节。
2.硅基发光材料的发光性能和稳定性测试标准的统一和具体实施。
3.硅基发光材料在光电器件中的应用研究需要大量的实验工作和测试工作。
探析硅光学技术的原理、种类及优势
探析硅光学技术的原理、种类及优势当互联网流量在用户和数据中心之间传递时，越来越多数据通信发生在数据中心，让现有数据中心交换互联变得更加困难，成本越来越高，由此技术创新变得十分重要与紧迫。
现在有一种半导体技术——硅光子，具有市场出货量与成本成反比的优势，相比传统的光子技术，硅光器件可以满足数据中心对更低成本、更高集成、更多嵌入式功能、更高互联密度、更低功耗和可靠性的依赖。
微电子技术按照“摩尔定律”飞速发展已有五十几年了，但随着器件的特征尺寸减小到十几个纳米以下，微电子产业能否再依照“摩尔定律”前进已面临挑战。
器件的速度、功耗和散热已经成为制约微电子技术发展的瓶颈。
另一方面，基于计算机与通信网络化的信息技术也希望其功能器件和系统具有更快的处理速度、更大的数据存储容量和更高的传输速率。
仅仅利用电子作为信息载体的硅集成电路技术已经难以满足上述要求。
因此，应用“硅基光电子技术”，将微电子和光电子在硅基平台上结合起来，充分发挥微电子先进成熟的工艺技术，大规模集成带来的低廉价格，以及光子器件与系统所特有的极高带宽、超快传输速率、高抗干扰性等优势，已经成为了信息技术发展的必然和业界的普遍共识。
什么是硅光技术?硅光子是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术,用激光束代替电子信号传输数据,她是将光学与电子元件组合至一个独立的微芯片中以提升路由器和交换机线卡之间芯片与芯片之间的连接速度。
硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如SiGe/Si、SOI 等)，利用现有CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势，是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。
这种组合得力于半导体晶圆制造的可扩展性，因而能够降低成本。
硅光子架构主要由硅基激光器、硅基光电集成芯片、主动光学组件和光纤封装完成，使用。
硅缺陷发光的研究概况
摘要:硅发光器件与硅读出电路的单片集成是实现全硅光电子集成的关键，因此Si 基发光材料的研究极为重要。
本文重点对各类硅缺陷的发光进行了综述，并介绍了它们应用于发光器件的研究进展。
关键词:硅；缺陷；发光杨宇(云南大学光电信息材料研究所，云南昆明650091)1.引言硅是微电子技术的基石，但由于它的间接带隙，电子不能在价带与导带之间直接跃迁，只能借助声子吸收或发射进行，这种二级光跃迁过程的效率比直接跃迁效率小得多。
室温下，受激电子-空穴对快速的Auger 等非辐射方式复合，很难实现硅中光跃迁的粒子数反转，故单纯硅发光的效率极低，在光电领域的应用受到极大的限制。
为了实现光电子集成，近三十年来，在微电子技术日趋成熟的基础上，人们一直在探索能在一块硅片上实现光电器件与现有的微电子器件集成的途径。
因此，硅基光电材料的研究成为近代材料科学研究的焦点与热点。
特别90年代初Canham 等人发现了多孔硅发光，掀起了硅基发光材料的研究热潮。
国内外许多研究小组开展了各类硅基发光材料的研究，如多孔硅、纳米硅、铒掺硅、硅基异质外延、硅锗超晶格与量子阱材料等。
在硅基中要实现有效发光，总体上有能带工程、杂质工程和缺陷工程等途径。
分别介绍如下。
2.有效发光途径2.1能带工程能带工程是人为在纳米量级尺度上控制，对不同组分或掺杂的半导体薄膜进行能带“剪裁”，获得期待的能带结构。
在硅基发光方面研究较多的途径是硅锗超晶格与量子阱材料、硅基异质外延生长SiO 等能带工程。
早在20世纪70年代中期，理论上就预言，由于薄层2超晶格中布里渊区的折叠，有可能实现直接带隙的光跃迁。
80年代分子束外延技术的成功实现，为不同组分原子量级晶体薄膜的制备提供了实验基础。
为了获得准直接带隙的高效硅基发光材料，30年来，科学工作者作了种种努力，提出并研制了多种不同结构的超晶格量子阱材料，如Si/Ge 超晶格、Si/SiGe 超晶格、Si/SiO 超晶格、纳米硅/非2晶硅超晶格和纳米硅/氧化硅超晶格等。
多孔硅发光机制研究
三个 方 面的原 因 。
室 温下可 以发射 很 强 的可 见 光 ， 并用 量 子 限制 效 应
２１ 年 ４ ０１ 月
廊 坊 师 范学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ａｇａ ｇＴ ａｈｒ Ｃ Ｕｇ（ ａ ｒａ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ ） ｏｒａ ｏ ｎ ｆ ｅｃｅｓ ｏｅｅ Ｎ ｔ ｎｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ Ｌ ｎ ｕ ｅ ｔｎ
Ａｐｒ ２ ． ０１１ Ｖ０ ． Ｎｏ． １ １１ ２
４ ４ 表面 态模 型 ．
Ｋｏｈ４提 出 了该模 型 。 ｃｌ 多孔硅 的结构决 定 了它
具 有 巨大 的 比表 面积 ， 以表 面态 也应 该考 虑在 内。 所
性 。多孑 硅发 光性 质 复 杂 ， 响其 发 光 的 因素 也很 Ｌ 影 多 ， 多 的发光 模 型 在 各小 组 不 同 的实 验 基 础 上 被 众
４． 量 子 限制效 应模 型 １
该模 型最早 是 由 Ｃ ｎ ａ ａｈ ｍ提 出的 ｌ ， 为 多孔硅 】认 发光来源 于电化学腐 蚀过程 中形 成 的纳米硅 结构 。 主 要原 理是 ： 硅是 由纳米 硅单 元 组 成 ， 激 发 的 电 多孔 被
３ 多孔硅 的制备方法
制备 多孔 硅 的主要 方 法 是 阳极 氧 化 法 ， 外还 另
种 因素 去解释 ， 应该综合考虑各方面 的影响。多孔硅发光是量子 限制效应和表面态综合作用 的结果 。
【 关键词 】 多孔硅 ； 制备方法 ； 发光机制
硅基oled的有机发光材料
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硅基oled的有机发光材料（大纲）一、引言1.1研究背景1.2硅基OLED的优势1.3有机发光材料在硅基OLED中的应用二、硅基OLED基本原理2.1OLED基本结构2.2硅基OLED的工作原理2.3硅基OLED的发光过程三、有机发光材料概述3.1有机发光材料的发展历程3.2有机发光材料分类3.3有机发光材料的性能指标四、硅基OLED用有机发光材料4.1红色有机发光材料4.1.1材料结构及性质4.1.2发光机制4.2绿色有机发光材料4.2.1材料结构及性质4.2.2发光机制4.3蓝色有机发光材料4.3.1材料结构及性质4.3.2发光机制4.4白色有机发光材料4.4.1材料结构及性质4.4.2发光机制五、有机发光材料的制备与性能优化5.1材料合成方法5.1.1有机合成方法5.1.2表面修饰方法5.2性能优化5.2.1结构优化5.2.2发光性能优化5.2.3稳定性优化六、硅基OLED有机发光材料的应用与前景6.1基于有机发光材料的硅基OLED器件6.1.1器件结构6.1.2性能评估6.2有机发光材料在硅基OLED中的应用前景6.2.1市场需求6.2.2技术挑战6.2.3发展趋势一、引言随着显示技术的不断发展，有机发光二极管（OLED）因其自发光、高对比度、广视角和低功耗等优点，已成为当前显示器市场的一个重要分支。
硅基材料的光学特性表征
硅基材料的光学特性表征光学材料是一种具有特殊光学性能的材料，用于在光学器件和光学系统中实现光的传导、控制和操纵。
在众多的光学材料中，硅基材料由于其优良的光学特性成为了研究的焦点之一。
本文将就硅基材料的光学特性进行探讨，并介绍几种常见的硅基材料的表征方法。
硅基材料由于其卓越的光学特性，广泛应用于光电子学、传感器、光波导等领域。
其中，硅基材料的吸收特性是光学性能的重要指标之一。
硅基材料在可见光波段的吸收主要来自于能带结构引起的电子-空穴对的吸收，而在红外波段则主要来自于晶格振动引起的声子吸收。
因此，测量硅基材料的吸收谱对于研究其光学特性非常关键。
除了吸收特性，硅基材料的透射特性也是光学性能的重要指标之一。
硅基材料在可见光和红外波段的透射率很高，透过率高达90%以上。
而在紫外波段由于硅基材料的本征能带结构限制，透射率较低。
通过测量硅基材料的透射率可以了解其对不同波段光的传导性能，从而对材料的应用提供指导。
此外，硅基材料的折射率也是了解其光学特性的重要参数。
折射率是指材料对光的传播速度的调节能力，是使用硅基材料制作光学元件时必须考虑的因素之一。
硅基材料的折射率随着波长的变化而变化，这是由于材料的能带结构和晶格结构引起的。
准确测量硅基材料的折射率可以帮助我们更好地理解其光学性能，并在实际应用中进行优化设计。
除了吸收率、透射率和折射率外，硅基材料的光学特性还包括发光特性和非线性光学特性等。
硅基材料在一定条件下具有较高的发光效率，被广泛应用于光电子学和光通信领域。
此外，硅基材料由于其非线性光学特性，能够在光学器件中实现光的调制和调制，被用于设计高速光电子器件和光学计算。
对硅基材料的光学特性进行全面准确的表征是实现其在光学器件中应用的前提。
目前，常用的表征方法包括紫外-可见吸收光谱仪、透射光谱仪、椭圆偏振仪和拉曼光谱仪等。
这些仪器通过对硅基材料碟片进行光学性能测量，可以获得硅基材料在不同波段的吸收率、透射率、折射率等重要参数。
几种典型宽禁带半导体材料的制备及发展现状
几种典型宽禁带半导体材料的制备及发展现状典型的宽禁带半导体材料一般指的是硅基的宽禁带半导体，为了满足器件制作的需要，近几年来，宽禁带半导体材料逐步发展，进行了制备和研究。
1、硅基宽禁带材料。
主要特点是band gap小，可以用在太阳能电池、照明和激光输出等应用等，可以实现宽范围的传输带宽，并具有良好的光学和电学性能，是一种高效的发光半导体材料。
一般情况下使用的工艺是先将硅原料进行合成热处理，在中添加非金属半导体元素，在热处理后再冷却，调节材料各方面属性和光学性能以符合相关应用需求。
2、基于Ge/Si材料的宽禁带material。
Ge/Si材料是利用Si原料中原子层覆盖Ge原料中原子层，形成复合材料，获得较大的宽禁带半导体性能。
这类材料具有宽禁带带宽、良好的光电特性和可靠的可用性等特点，也可作为激光输出、物联网数据的传输等功能的核心半导体材料。
其主要制备工艺是将Ge/Si原料先进行热处理，并加入某些非金属元素，再在有限的热处理过程中可使Ge/Si材料得到调节，从而获得宽禁带半导体的性能。
3、CdS/CdSe材料的宽禁带材料。
CdS/CdSe技术一般用于低成本的宽宽带半导体材料制备，具有band gap较宽，导带宽度大，且易于控制光电特性等优点，可以用于激光输出、可见光照明领域等。
其制备工艺是利用CdS/CdSe原料，在相应的条件下进行合成，并通过在热处理，光敏化，腐蚀等过程来调节材料的各项性能及光电特性，从而获得宽禁带半导体性能。
综上所述，现在已经可以看出，宽禁带半导体材料是未来发展的新型材料，可适用于多种新型应用领域，正在不断获得认可和发展。
其中，硅基、Ge/Si、CdS/CdSe等等都是典型的宽禁带半导体材料，值得未来研究和制作发挥它们的价值。
硅基有机红外及可见电致发光
硅基有机红外及可见电致发光摘要：近年来，随着人们对硅基有机材料的研究深入，硅基有机红外及可见电致发光逐渐成为热门研究领域。
本文对硅基有机红外及可见电致发光的研究进展进行了综述。
首先，对硅基有机材料的结构特点进行了概述，介绍了硅基有机材料的制备方法及其在红外及可见电致发光中的应用。
然后，对硅基有机电致发光的机理、量子效率和发光稳定性进行了讨论。
最后，探讨了硅基有机材料在光电子学和生物医学等领域的应用前景。
关键词：硅基有机材料，红外发光，可见发光，电致发光，量子效率，发光稳定性，应用前景一、绪论硅是一种广泛应用于半导体工业中的材料，具有优良的光电性能。
硅的使用范围已经远远超过半导体器件领域，如：硅光电流电池（Si-APD）、硅基光电倍增管、硅基光开关等，硅材料的广泛应用已成为光电子学领域的一个热点。
然而，由于硅材料禁带宽度太窄，不能发出可见光，因此其在光学领域的应用受到了一定的限制。
为了解决这个问题，人们研究了硅基有机材料。
硅基有机材料是一种由硅原子与有机基团构成的复合材料，具有良好的光学性能，其禁带宽度比硅宽，能够发出可见光，因此在光电子学领域有广泛的应用。
二、硅基有机材料的制备硅基有机材料的制备方法主要有两种：有机溶剂法和气相沉积法。
有机溶剂法是将硅烷和有机化合物在有机溶剂中混合，通过控制温度和反应时间来合成硅基有机材料。
气相沉积法是将硅源和有机化合物在一定的温度和压力下反应，通过升温和离子束注入来得到硅基有机材料。
硅基有机材料的制备方法及条件对其性能有很大的影响。
三、硅基有机红外发光硅基有机红外发光主要是通过电致发光实现的。
硅基有机材料的电致发光是由载流子在材料内部运动而产生的。
通过载流子的复合，能量被释放出来，导致电致发光。
硅基有机材料的电致发光光谱主要分布在红外波段，其发光波长范围从800nm到1300nm。
四、硅基有机可见电致发光硅基有机材料的可见电致发光是指发光波长分布在可见光波段的现象。
简介几种各具特色的硅光敏器件
• 195•光敏器件是敏感器件中的重要类型，在光学测量、光纤通信、光探测、自动控制、仪器仪表、AI智能等科学技术和工业生产领域有十分广泛的应用。
而硅光敏器件则是目前使用最广泛的光敏器件。
近几年来，我国半导体硅光敏器件的研制与生产又有了多方面的进展。
这些进展不仅表现在器件性能的提高和器件功能的扩展。
而且表现在新型原理的提出与实施。
1.探测极微弱光的注入光敏器件传统的结型的光敏器件，是直接利用PN结光生福特效应产生光电流工作的。
通常，还要通过内部增益或外部放大这一光电流，以便提高器件对光的敏感程度。
但是，在光电流获得增大的同时，光敏器件的暗电流也得到相应倍率的增大，因此，信噪比不会提高，这使得对极微弱光的探测受到限制；也就谁说，光敏器件对光的探测率不高。
“注入光敏器件”，从根本上改变了上述局面。
与传统方法不同的是，这种器件利用PN结注入电流工作，采用间接耦合方式使注入电流直接输出或放大后输出。
由于采用崭新的原理和新颖的结构。
所以，当光引起的电流被放大时，受光PN结的暗电流不会放大。
所以，一方面可以使器件具有很高的内部增益而使它有极高的光电灵敏度，另一方面又可使暗电流仍然很小。
这样就使得信噪比大为提高，使得注入光敏器件特别适用于探测极微弱光，即探测率高。
现将注入光敏器件WGT-1型光敏管的性能简介如下。
在工作电压为7伏，照度为0.1勒克司时，可获得数毫安至数十毫安的光电流，而其暗电流小于10-8安。
最小探测限4X10-13瓦。
在光照度约为4X10-2勒克司的上弦月月光下，也能输出毫安级大小的光电流。
由此可见，WGT-1可用于夜视装置和光传感器中。
其光电灵敏度比日本的PN204光敏管高得多，暗电流却小些。
WGT-1型光敏管的问世，使得过去某些必须使用雪崩光电二极管或光电倍增管的场合，就可以使用这种价格低廉、使用方便、体积甚小的光敏管代替。
2.适应探测弱光的光敏器件如果探测的光并非十分微弱，那么由于WGT-1具有特别高的灵敏度，便会因为输出电流过大而烧毁器件；为避免器件损坏，有必要加大限流电阻，但这又会发生简介几种各具特色的硅光敏器件黑龙江人民广播电台八一一台 许正磊因限流电阻较大而引起的电流饱和现象。
纳米硅_氧化硅体系光致发光机制
第24卷第3期2005年6月红外与毫米波学报J .I nfrared M illi m .W avesV o.l 24,N o .3June ,2005文章编号:1001-9014(2005)03-0165-09收稿日期:2004-11-11,修回日期:2005-03-14R eceived da te :2004-11-11,revised da te :2005-03-14基金项目:国家自然科学基金项目(90201037)作者简介:秦国刚(1934-),男,江苏昆山人,北京大学物理系教授,中国科学院院士,主要从事半导体材料、器件原型和物理研究.纳米硅/氧化硅体系光致发光机制秦国刚(北京大学物理学院介观物理国家重点实验室,北京 100871)摘要:实际研究的多孔硅几乎都是氧化程度不同的氧化多孔硅,它与另一大类硅基发光材料纳米硅镶嵌氧化硅有相似的结构和发光特徵.两者都是由大量为氧化硅所包裹的纳米硅组成,可统称为纳米硅/氧化硅体系.它是当前研究最多并被普遍认为很有希望的硅基发光材料体系.本文主要讨论纳米硅/氧化硅体系光致发光的机制,文中扼要介绍了我自己所在的研究小组近十几年来的一些相关研究工作.关 键 词:纳米硅/氧化硅体系;光致发光;发光机制中图分类号:04723 文献标识码:AMECHANIS M S FOR PHOTOLU M I NESCENCEFRO M NANOSCALE SI LI CON /SI LI CON OXI DE S YSTE M SQ I N Guo -G ang(School o f Pyhsics ,Sta te K ey Labora tory for M esoscop i c ,Pek i ng U n i versity ,Be iji ng 100871,Ch i na)Abstrac t :M o st po rous silicon sa m ples stud i ed have been ox i d i zed i n var i ous deg rees .O x i d ized porous sili con and thenanosca le sili con pa rti c l es embedded ox idized silicon have si m ilar struc t ures and l um inescence characteristics .Both o f them consist o f a great quantity o f nanosca le silicon particles ,each of wh ich i s surrounded by an ox i d ized silicon l ayer ,and can be named as nanosca l e silicon /ox i d ized silicon system s .T hey are t he m ost strong ly stud i ed and ve ry pro m isi ng sili con -based lu m inescence m ate rials .In t h is artic l e ,the pho t o lu m i nescence m echanis m s o f the nanosca le sili con particles/ox idized sil-i con syste m s w ere su mm ar ized and d i scussed .The related research wo rks fi n i shed by our g roup i n Peki ng university w ere br i e fly i ntroduced .K ey word s :nanosca l e sili con particles/ox idized sili con syste m;lu m inescence ;photo l u m i nescence m echan is m引言长期以来,硅被认为是最重要的半导体和最佳电子材料.半导体产值的95%以上是基于硅材料的.硅材料和器件工艺高度成熟,超大规模集成电路的特徵尺寸已降至100nm 以下.在信息时代,为实现超高容量的信息存储与信息传输和超高速度的信息处理,都要求以光子代替电子作为信息载体.相应地,微/纳电子集成要发展为微/纳光电子集成.微电子集成的基础材料是硅,普遍认为至少在近几十年内纳电子集成的基础材料还是硅.问题是:什么是微/纳光电子集成的基础材料?硅是否也是微/纳光电子集成的基础材料呢?尽管硅作为电子材料十分成功,但作为光子材料迄今只取得有限进展,主要由于存在两个瓶颈.其一是:硅的发光效率极低.因为硅具间接禁带,为使电子从导带底跃迁至价带顶从而发射光子,必须提供大的动量,其跃迁几率比具直接禁带的Ⅲ-Ⅴ化合物半导体小三个多量级.第二个瓶颈是:硅的光调制速度慢.由于硅具有反演中心对称,没有Pockels 效应,直至2003年S i 器件的光调制频率的最高记录仅为20MH z .对于后一瓶颈,2004年有突破.英特尔公司的Liu 等发展了一种MOS 结构的Si 调制器,其频率达到1GH z ,频率一下提高50倍之多[1].从此,硅发光效率低成为硅基微/纳光电子集成的唯一关键瓶颈./硅发光0是著名的难题,在半导体发展的60年历史中,仅在1990年Canha m 发现多孔硅强发光之后,它才取得明显进展.探讨/硅发光0机制的的一个重要目的显然是红外与毫米波学报24卷为了寻找到大幅度提高/硅发光0效率的途径.以后我们要说明:实际研究的多孔硅几乎都是氧化程度不同的氧化多孔硅,它与另一大类硅基发光材料纳米硅镶嵌氧化硅有共同的结构和发光特徵,其结构都是大量纳米硅为氧化硅所包裹.两者可统称为纳米硅/氧化硅体系.它是当前研究最多和普遍认为很有希望的硅基发光材料体系.本文讨论纳米硅/氧化硅体系光致发光机制,文中扼要介绍了我自己所在的研究小组近十几年来的一些相关研究工作.1硅基发光的量子限制模型1990年C anha m发现室温下多孔硅的强可见光致发光[1],其效率后被证明达到~10%.他用量子限制(QC)模型解释该现象,认为光激发的电子-空穴在纳米硅中复合发射光;由于QC效应,纳米硅禁带宽明显大于体硅禁带宽.该模型可以解释:为什么体硅发红外光,而多孔硅发可见光.在该发现发表前的三个月,Tagak i等报导:用微波等离子体制备了纳米硅镶嵌氧化硅,在室温下观察到PL,也用QC模型解释.但后一工作当时并未引起关注,也无人将纳米硅镶嵌氧化硅发光和多孔硅发光两者联系起来.QC效应和QC模型是不同的两个概念.QC效应是自然界普遍规律,是测不准关系的必然推论.而QC模型只是解释多孔硅PL的一个模型.它假设发光发生在纳米硅内部,加上QC效应,可解释多孔硅发光峰相对于体硅明显蓝移的实验结果.事实上,用QC效应解释纳米化合物半导体发光蓝移可追朔到70年代,例如:文献[4]用于讨论G a A s/A l G a As量子阱发光.至于应用QC模型解释纳米硅体系发光,可追朔到80年代,例如文献[5].用QC模型解释多孔硅的PL,取得一些显著成功,但也遇到重大困难.许多预言与实验不符或不尽相符,今举四个例子如下:例1:关于发光波长对温度依赖关系的预言.根据对广泛半导体都适用的V arshn i经验公式,E g=E o-a T2/(T+b),(1)(其中E g是温度为T时的禁带宽,E o是温度为0K下的禁带宽,a和b是正常数,T是绝对温度)可以预测:当温度上升,纳米硅的E g变小,PL峰应该红移.但实际情况却远为复杂,温度上升时,PL峰红移、蓝移和几乎不变的情况都曾被观察到[6].例2:关于光吸收和光致发光关系的预言. K ane m itsu等研究多孔硅的光吸收和PL的关系[7].光吸收边位于~3.2e V,而PL谱峰位于~1.98e V,Stokes位移达~1.2e V.QC模型难于解释如此之大的Stokes位移.例3:关于发光峰能量对纳米硅尺寸依赖的预言:当多孔硅中纳米硅变小,据QC模型,PL峰当蓝移.另据文献[8]的定量理论:当0.8nm<d(纳米硅球直径)<4.3nm,纳米硅禁带宽E g~C d-1.39其中C是常数,可以预言PL峰蓝移的量.例如:当d 从3nm变到2nm,d-1.39增加76%,PL峰位的能量应当增加76%,设d=3nm时PL峰位为1.7e V,当L=2nm时,PL峰当移至~3e V;而K ane m itsu等的实验结果是:当L从2nm变到3甚至9nm时, PL峰位几乎不变,始终保持在1.7e V左右.理论预言与实验严重不符.例4:将多孔硅氧化,其中包裹纳米硅的氧化硅层要增厚,如果纳米硅表面有一部分原来还没有被氧化硅复盍,这部分的面积要缩小.氧化硅体积的增加是以消耗纳米硅为代价的,这将导致纳米硅尺寸变小,PL峰应蓝移.事实上,多孔硅氧化时,PL峰红移、蓝移和几乎不变都被观察到(详见第3节).表1文献10统计的1997年前国际上对多孔硅光致发光提出的物理模型T ab le1PL m echan is m m od els b ei ng s u gge sted for por-ou s Si before1997listed i n R ef.10Proposed identit y of l um i n escen t m ateri alw it h i n porou s S iAu t hor Ref Year Am orphous S i ph ases Picker i ng[1]1984 C rys t alli ne S i quan t um w ires C anha m[2]1990 Qu antum w i res of undulati ng w i d t h Cu llis[27]1991 S H i2co m p l exes T s a i[28]1991 S trai n-i nduced s u rface states It o[29]1992 Un s p ecified m olecu les on i nternal surface Xu[30]1992 S iloxene(S i6O3H6)deri vati ves Brandt[31]1992 H yd ri de-pol ys il an e(S H i x)co m p l exes Prok es[32]1992 C rys t alli ne S i quan t um dots V i a l[14]1992 S truct u rall y relaxed nanocrystal surface Petrova-Koch[9]1992 M ol ecu l ar S i cl usters K ane m i tsu[33]1992 Oli gos il ane-nan ocryst al b ri dges Takeda[34]1993 Carbon clusters H ayash i[35]1993 S i O x defect states Sacil otti[36]1993 Deep surface stat es on nan ocryst als Koch[37]1993 V acanci es i n nanocrystals W ang[38]1993/NBOHC0defect centre i n S i OxProk es[39]1993 Ox i de defects around nanocrystals Q i n[40]1993 N ear-surf ace region of nanocrystals K ane m i tsu[41]1993 M onoprotic s u rface species Cottrell[42]1993 Layered po l ysilane sheets D ahn[43]1994 D i slocati ons i n nanocrystals Takaza w a[44]1994 Shall o w surf ace states Koch[45]1995 S-i S i surface di m ers A llan[46]1996 S ilanone co m plexes Gol e[47]1997 C rys t alli ne S i quan t um p l atelets W illi a m s[48]19971663期秦国刚:纳米硅/氧化硅体系光致发光机制QC模型所认定的纳米硅内部的光发射过程的存在是不成问题的,问题在于它是不是主导的发光过程.QC模型只成功解释了部分实验,而在解释其它许多实验时遇到严重困难,说明QC模型至少在某些情况下没有抓住主要矛盾.正因为如此,1991以后,国际上对多孔硅发光提出了许多不同的物理模型[10],据Canha m的不完全统计,在1991年至1997年间提出的就有25种之多,如表1所示.关于多孔硅发光机制的争论,延续了相当长的时间,至今也不能说已经终止.2硅基发光的量子限制-发光中心模型我们研究组从1991开始研究硅基发光.早期研究发现:所研究的多孔硅表面几乎都已不同程度地氧化,图1显示多孔硅制备后置于空气中,2小时后红外光谱就检测到与氧化硅分子振动有关的~1100 c m-1峰[11].另外,氧化对多孔硅PL有重要影响.如图2所示:将多孔硅置于空气、氧气和真空3种不同环境下所测得的PL峰对时间的依赖关系明显不同.在前两者的情况,PL峰位随测量时间明显改变.而在真空的情况,发光峰位几乎不随时间变化[12].这些现象是难以用QC模型解释的.还应该指出一个实验事实:测量PL通常是用激光激发,而激光照射能明显加速多孔硅氧化.在氧中激光照射15分钟, ~1100c m-1红外吸收带大大增强,反映激光照射下多孔硅的氧化过程加速进行[13].在研究多孔硅初期,我们也用QC模型解释自己的实验,但遇到严重困难,为了指导实验工作的开展,不得不提出新的物理模型.当时主要是基于如下认识来建立新的物理模型的:1.QC模型中存在合理因素和严重不足.2.除非采取特殊措施,所用多孔硅样品几乎都已不同程度地氧化;氧化对多孔硅PL有重要影响.3.Si O2的PL虽然相当弱,但其PL 谱与多孔硅相似,二者常出现1.9,2.2,2.7e V(相应波长为650,560和460n m)等发光峰.两者的发光机制很可能有共性.4.必需解释多孔硅光吸收峰和PL峰之间存在大的Stokes移动.5.新模型要经得起文献上大量实验结果的考验[14].我与贾永强于1993年提出后来称为Quantu m Confi n e m ent-Lum-i nescence Center(QCLC)(量子限制-发光中心)模型的多孔硅光致发光模型[14].QCLC模型主要内容有如下几点:1.多孔硅制备后除非使之与氧气隔绝,不断被图1多孔硅红外光谱对时间的依赖关系F i g.1Evo l u ti on o f the i nfrared spectra o f poroussilicon图2置于空气、氧气和真空中的多孔硅的PL峰对时间的依赖F i g.2Evo l u ti on o f the PL spec tra o f the porous S i sa m plesi n a ir,oxyg en and vacuum氧化;因此,绝大部分被研究的多孔硅是氧化程度不同的氧化多孔硅.2.可将氧化多孔硅简化为大量部分或全部表面被超薄氧化硅层复盖的纳米硅.3.假设:光激发发生在纳米硅中,而光发射发生在氧化硅中邻近纳米硅的发光中心(缺陷或杂质)上.PL包括光激发和光发射两过程.一般假设这两个过程发生在同一处.然而,对于氧化多孔硅,无论假设两者都发生在纳米硅中,或都发生在氧化硅发光中心上,都无法解释大量实验.因此,假设光激发和光发射分别发生在相邻的两个不同客体-纳米硅和氧化硅发光中心上.具体设想:在纳米硅中光激167红外与毫米波学报24卷图3文献[14]中示意纳米硅中光激发,氧化硅发光中心上光发射的原图F ig.3T he or i g i nal diag ram i n R e.f14to illustrate that pho-toex cita ti on occurs i n a nano scale Si parti c l e and pho t o e m i s-si on occurs i n t he l u m i nescence centers i n S i ox i de发产生的电子和空穴隧穿进入氧化硅中发光中心,在其中复合发光.图3是我们在文献[14]中示意纳米硅中光激发,氧化硅中发光中心上光发射的原图.后来,我们认识到:当时提出的电子-空穴对从纳米硅转移到氧化硅发光中心的这种能量转移是一种激子转移,前人已在其它材料中研究过,称为Dex ter 转移。
Er 3+掺杂纳米SiO2材料的制备及其发光性
拌的过程中加入一定 比例的Ｅ （ 溶液 ，室温搅拌 ｒ ＮＯ ）
约０ ５ 后 ，在Ｄ ．ｈ Ｇ—ｌ ｌ ０ 型恒 温干燥箱 中６ ￣ ０Ｃ保温４ ｈ ０
可完全形成凝胶 。经２ ｄ 干后 ，研磨成细粉 末 ， ～３ 烘 在４ ０ ５ ℃煅烧４ ｈ。Ｅ 抖的掺杂量分别为０ ４ ｒ ．％、０ ７ ．％。 ２ ３ 性 能测试 ． 用 日立 （ Ｔ Ｈ） ５ ０ ＨＩ ＡＣ ￥ ３ 型扫描 电镜观 察样 品形
Ａ ｂｓｒ ｔ ｎｔ ｓｐａ ｅ ｉｈｒ ｒ ａ ｔ ｉ ｎＥｒ ｏ ｄｎａ ｏ— Ｏ２ｌ ｍ ｉ ｅ ｃ ｎｔｍａ ｅｉ ｌ ｅｅｐｒ ｐ ｅ ｙ ｓ — ｅ ｅ ｈｎ ｏｇ ． ｔｒ ｔ ａｃ ：Ｉ ｐ ｒｗ ｔ ａ ｅｅ ｒｈ ｏ ”ｄ ｐｅ ｎ Ｓｉ ｕ ｎ ｓ ｅ ｔ ｒａ ｓｗ ｒ ｅ ａ ｄ ｂ ｏｌｇ ｌｔｃ ｏｌ ｙ Ａｆｅ ｈｉ ｒ
摘要：采用溶胶…凝胶法制备 了ｓ０ 为基质的Ｅ 掺杂的发光材料 ，样品经４ ０ ｉ： ｒ ５ ℃煅烧 ，ｘ 射线衍射（ Ｄ） ｘＲ 及扫描 电子
显微镜（ Ｅ 测试结果表明该材料具有非 晶态结构 ，颗粒尺寸为６ Ｓ Ｍ） ０～７ ｎ ０ ｍ。对样 品进 行荧光光谱分析表明该 材料可 以发射
出 较强 的３ ０ ｍ的 紫 外 光 和 弱 的 ６ ０ ｍ 的 红光 。 ６ｎ ９ｎ 关键词：Ｅ ¨掺杂 ；纳米Ｓ Ｏ ；发光性 ｒ ｉ
ａｍ ｅｔｒ ｉ ｄ ｂ ｒ ｙ ｄ ｆｒ ｃ ｉ ｎ ａ ｎｄ ｔ３ ０ｎ ｎｄ ａ ０ｎ ｉ ｏｔ ｕｍ ｉ ｓ ｅ ｃ ｄ ｅ ｍ ｎｅ ｙ Ｘ—ａ ｉｆａ ｔｏ ｎ Ｔｈ ｒ ｒ ｗｏ ｌ ｎｅ ｃ ｎｃ ａ ｓａ ６ ｍ ａ ｔ ６９ ｍ ｎｔ ｐｈ ｏｌ ｈｅ ｎｅ ｃ ｎ ｅ
貌 ，用Ｒ ｔｆ ｘ ／ ｘ ｃ ｏａｌ Ｄ ｍａ — 型Ｘ一 ｅ 射线粉晶衍射 仪对样
DNA硅基材料的前沿研究
DNA硅基材料的前沿研究DNA是一种双链聚合物，其分子结构被广泛应用于生物领域，而最近一些研究表明，在材料领域也能得到应用。
DNA材料作为新型的智能材料，在生物医药、化学和纳米技术等方面具有巨大潜力，近年来受到了广泛关注。
1、DNA硅基材料的制备与表征DNA硅基材料制备的基本方法是将硅源与DNA类物质混合，通过化学反应形成Si-O-Si键，从而形成DNA-硅基材料。
制备中的DNA类物质一般是DNA的碱基、糖基或磷酸基类似物，硅源则有三元硅酸酯、环氧硅烷等。
该材料的结构由其硅源与DNA的比例、反应温度、反应时间等控制。
在制备完成后，需要对DNA硅基材料进行表征。
一般采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和红外光谱仪(FT-IR)等技术来观察和分析材料的表面形貌和性质。
2、DNA硅基材料的应用在生物医药方面，DNA硅基材料的应用主要包括纳米药物输送、生物传感器和基因递送等。
DNA硅基材料具有良好的生物相容性和靶向性，可以运载化疗药物或基因，并实现对肿瘤等疾病的早期诊断和治疗。
在化学方面，DNA硅基材料可用于分离纯化、吸附催化等方面。
其材料表面的化学键和大量阳离子交换位点使其成为一种优良的离子交换介质，可用于废水和地下水的净化。
在纳米技术方面，DNA硅基材料可以作为构建纳米结构的模板，在生物、信息、新能源等领域具有良好的应用前景。
例如，利用DNA硅基材料制备了大量的DNA纳米阵列，可用于生物计算和药物筛选等。
3、DNA硅基材料的未来发展随着DNA硅基材料的应用越来越广泛，其未来的发展前景也越来越广阔。
未来DNA硅基材料将主要集中在以下几个方面：首先，DNA硅基材料将继续在生物医药、化学和纳米技术等领域的应用中发挥巨大潜力，进一步完善其特性和性能。
其次，DNA硅基材料的电子、光学和力学性能等也将得到进一步的研究和拓展，在信息、能源和材料等领域中得到广泛应用。
最后，探索新型DNA硅基材料制备、表征和应用等，将有可能为DNA硅基材料领域的未来发展提供更多的可能性和方向。
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关于几种发光硅基材料的研究
随着现代科技的快速发展，越来越多的材料被用于制作高效、高亮度的光电器件。
其中，发光硅基材料因其优异的发光性能和可塑性，成为了近年来研究的焦点之一。
本文将介绍几种常见的发光硅基材料及其研究进展。
一、氧化硅基发光材料
氧化硅是一种常见的无机材料，具有高硬度、高抗腐蚀性和优异的绝缘性等特点。
目前，通过不同的方法将掺杂有发光离子的材料添加到氧化硅中，可以制备出具有不同发光性能的氧化硅基发光材料。
其中，掺杂了稀土离子的氧化硅是最为常见的一种。
研究表明，添加小量稀土元素可以显著改善氧化硅的发光性能。
例如，掺杂了Er3+、Tb3+等离子体的氧化硅在可见光区域呈现绿色、红色等多种颜色的发光现象。
此外，采用不同的激发方式也可以使氧化硅基发光材料呈现出更为丰富的光学性质。
比如，通过紫外光激发的氧化硅-稀土体系在近红外区域呈现出强烈的发光信号，可以应用于生物医学、激光诱导荧光等领域。
二、氮化硅基发光材料
与氧化硅不同，氮化硅是一种典型的半导体材料，具有优异的光电性能和稳定性。
近年来，人们发现将掺杂有稀土离子的材料添加到氮化硅中，可以制备出发光性能更优异的氮化硅基发光材料。
以掺杂有稀土Er3+为例，氮化硅基发光材料可以在近红外区域呈现出强烈的发光现象。
此外，与氧化硅不同，氮化硅基发光材料可以应用于可见光区域和近紫外区域。
采用不同的掺杂浓度和激发方式，可以得到不同波长的发光信号，广泛应用于光电器件、激光诱导荧光等领域。
三、硅基有机-金属杂化材料
硅基有机-金属杂化材料是一类新型的发光硅基材料，由有机基团、金属离子和硅元素等构成。
这种材料具有优异的光学性能、热稳定性和可控性等特点。
近年来，人们发现，通过调控硅元素含量和金属离子的种类和含量等因素，可以制备出具有不同光学性质的硅基有机-金属杂化材料。
例如，掺杂了萘基有机基团、铱离子等元素的硅基有机-金属杂化材料在蓝光激发下呈现出绿色至橙色的发光。
此外，将硅基有机-金属杂化材料分散到聚合物基质中，还可以得到高性能的聚合物发光材料。
然而，硅基有机-金属杂化材料制备复杂，成本高，研究仅处于起步阶段，还需要做更多的详细研究和实践。
总之，随着发光硅基材料的不断研究和发展，应用领域也将不断扩展。
未来的研究方向包括进一步优化材料性能、提高制备效率、减少成本等方面。
发光硅基材料将成为光电器件领域的重要组成部分。