多孔硅简介

1.SH2模型 红外吸收光谱表明，多孔硅表面存在SH2,升 温退火可解吸，HF浸泡又可恢复。这些变化与 多孔硅的荧光谱有对应关系，所以认为发光是 由SH2引起的。 2.表面吸附分子发光模型 认为多孔硅巨大的表面积所吸附的某些成分 是荧光的原因，例如氢、氟、氧、碳等。而这 些成分都被证明存在多孔硅表面。
小的孔，改变腐蚀时间可得到不同厚度的多孔硅
层。
双槽化学腐蚀装置图
双槽电化学方法因为工艺简单、条件容易控制， 是目前制各多孔硅最常用的方法，其优点主要表现为 ： (1)在双槽装置中采用Pt电极作为阴极和阳极，不 必考虑硅基体背面的金属化问题，降低了操作的复杂 性。 (2)在双槽装置中，两个电极相对放置．暴露的硅 片是电流的唯一通路，所以流过硅片的电流密度较均 匀，更易在大尺寸的硅基体表面形成均匀的多孔硅层 。
多孔硅的制备
1.单槽电化学制备多孔硅
具体做法是先用真空溅射的方法在清洗好抛光 的硅片背面溅射一层金属铂膜作为电极。 再按照图 所示的方法将直流稳压电源、硅片、电流表、阴极 串联成通路，打开电源即可进行腐蚀。
单槽电化学方法是人们对制备多孔硅研究较 多的一种方法，该方法的 优点是工艺比较成熟，人们对温度、腐蚀液成 分、掺杂、电流密度等制备条件对样品的形貌、
多孔硅的发光机理——非晶发光模型
多孔硅中含有较多的氧，形成无序混合
相，其发光光谱与非晶硅相似。多孔硅产生 非晶硅的可能性有两种解释：一是多孔硅晶 格常数比衬底硅大，会产生较大应力；多孔 硅晶粒表面应力引起无序变化。第二种是自 然氧化过程也会在多孔硅表面引起应力。
多孔硅发光机理——与表面相有关的发光模型
简单制备方法
硅在HF溶液中进行电化学腐蚀（单槽和双槽）
多孔硅发光机理的几个模型
多孔硅的发光机理——量子尺寸模型
Canham提出，采用电化学腐蚀的制备的多
孔硅是由密集的、具有纳米量级线度和微米量
级的硅丝组成，形成了所谓的“量子线”。当
空隙密度大于80%时，硅丝间是相互竖立的。 多孔硅的发光被认为是约束在这些量子线上的 激子的辐射复合。
多孔硅简介
主要内容
结构 多孔硅的结构特征 多孔硅的发光机理 工艺 多孔硅制备方法 小结
Si
硅是间接带隙结构，发光效率很 低（约10-6），长期以来被认为不 能用作发光材料，因此多孔硅发光 在光电技术中具有重要意义。
多孔硅结构特性
什么是多孔硅？ 什么是多孔硅 多孔硅是硅表面通过电化学腐蚀形成的
小结
• 从现有理论及分析结果看，多孔硅的发光机理还 是基于量子现象。 • 双槽电化学腐蚀法制备多孔硅在孔径、孔隙率、
表面均匀性等性能指标上都明显优于单槽电化学
腐蚀。 • 对于多孔硅的研究，除了它本身的意义外，还促 进了纳米半导体和硅基发光等学科的发展。
光致发光等特性的影响已有较多的认识。
缺点是如果阳极和阴极的相对位置不合适及在 其表面形成氢气泡的绝缘效应引起电解质电流密 度空间的变化，从而导致不均匀腐蚀的发生。
2、双槽电化学法制备多孔硅
双槽电化学方法制备多孔硅的具体做法是将
硅片插入装有腐蚀液的电解槽中间的固定架上，
硅片把电ห้องสมุดไป่ตู้槽分成两个相互独立的电解槽，用两 片铺片分别面对面放在硅片的两侧作为阴极和阳 极。结构简图如图3所示。 通过改变腐蚀电流的大小，可以得到不同太
具有以纳米硅晶粒为骨架的海绵状结构 的新型功能材料
多孔硅结构
多孔硅特性
绝热层
导热率达到 0.624W（m.k）
牺牲层
在腐蚀液中易腐蚀 机械性能好
发光性
常温下发出可见光 特性
多孔硅（porous silicon)
相关参数
HF浓度、硅片类型参数、光照、电流密度、孔度 孔度：电化学处理时，腐蚀掉的硅的质量分数 孔度越高，发射的波长越短。 高孔度（70%）可用作发光材料