【正文】 由于其原料儲(chǔ)備大，制作工藝簡(jiǎn)單，是一種很有潛力的材料。另外，在不能很好的區(qū)別擴(kuò)展態(tài)和淺局域態(tài)的情況下，即使量子限制效應(yīng)對(duì)多孔硅的發(fā)光扮演了重要的角色，但為了考慮表面效應(yīng)，純量子限制效應(yīng)模型也需要一些補(bǔ)充。S帶可以從近硅基發(fā)光調(diào)制到整個(gè)可見光波段。同時(shí)，該樣品硅柱直徑較小，單位面積上硅柱數(shù)目較多，這樣就就能夠?yàn)閳?chǎng)發(fā)射提供大的有效發(fā)射面積。這一階段也是膜厚度增加最快的時(shí)候。顏色從深到淺，表面孔洞的深淺，圖中黑色部分為孔洞，而淺色部分大多為硅柱。通過(guò)AFM自帶的數(shù)據(jù)分析，隨著腐蝕時(shí)間的增加，多孔硅表面粗糙程度也相應(yīng)的增加；同時(shí)，硅柱直徑也隨著變小，lμmlμm范圍內(nèi)尖錐數(shù)目變多。它由一根納米級(jí)的探針固定在可靈敏操控的微米級(jí)彈性懸臂上。多孔硅表面的SiH鍵逐漸被SiO鍵所取代，從而形成二氧化硅保護(hù)膜，增加了多孔硅本身的機(jī)械強(qiáng)度。在陽(yáng)極氧化過(guò)程中，有大量的氫氣產(chǎn)生，從而產(chǎn)生大量的氣泡。㎝，厚度625177。為了改善水熱腐蝕法制得多孔硅的性能，研究人員又提出了原位鐵鈍化技術(shù)完善水熱腐蝕法。一般可以通過(guò)調(diào)節(jié)HF酸在溶液中的含量、電流密度、腐蝕時(shí)間等參數(shù)，制備出不同孔隙率和厚度的多孔硅薄膜。納米級(jí)多孔硅薄膜的內(nèi)部表面積比也相當(dāng)大，可以達(dá)到600m/cm。此時(shí)，孔就長(zhǎng)。硅表面原子被分解形成游離的及；不斷掉入腐蝕液中而使硅基體本身形成孔洞。 多孔硅具有法布里珀羅干涉效應(yīng)，可制成光學(xué)傳感器。本論文研究了多孔硅的制備技術(shù)和表征，用比較簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法制備了多孔硅，并比較了在不同條件下制得的多孔硅形貌特征和結(jié)構(gòu)差異。20世紀(jì)80年代后期，由于大規(guī)模集成電路的高度發(fā)展，其器件已趨向物理極限，發(fā)展光電子集成的迫切性增大。體硅中，一個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)的空穴，不斷產(chǎn)生并向Si/HF酸溶液界面擴(kuò)散，這是維持腐蝕過(guò)程不斷進(jìn)行的前提。這種多孔硅的宏觀表面很光滑，可以在上面沉積,以及金屬薄膜，沉積方法與體硅表面制備技術(shù)相同。得到的多孔硅表面顏色一般為褐色、深藍(lán)色或不均勻的彩色[9]。最早提出用水熱腐蝕法制備多孔硅的是我國(guó)中科大的課題組[11]。在腐蝕過(guò)程中無(wú)需外加偏壓，制備工藝也較為簡(jiǎn)單。此步驟用強(qiáng)氧化劑除去表面的有機(jī)污染物。表2 多孔硅腐蝕條件樣品編號(hào)溫度(℃)電流密度(mA/㎝178。h,i圖是氫氟酸和去離子水的配比溶液制備出的多孔硅表面掃描電鏡圖，從這圖中可以看出:這種條件下制備出的多孔硅表面不是很平整，多孔硅孔洞成菱形，孔徑從幾十納米到幾百納米，甚至幾微米，孔徑大小不一。隨著氧化腐蝕時(shí)間的增加，多孔硅表面致密程度逐漸減小，薄膜表面尖錐變得尖銳。圖6b為電流密度60 mA/㎝178。圖8為多孔硅薄膜截面的SEM圖，從圖8中我們可以清楚的看出多孔硅和單晶硅有明顯的分界線。圖10 多孔硅樣品(60mA/㎝178。許多多孔硅的性能，例如能帶結(jié)構(gòu)、光電耦合性能、缺陷及雜質(zhì)的性能等，都能用光致發(fā)光譜研究。 多孔硅發(fā)光機(jī)理多孔硅的光致發(fā)光性能經(jīng)過(guò)十幾年的研究，其發(fā)光機(jī)理已提出了很多，但是沒有一種理論能夠解釋所有試驗(yàn)現(xiàn)象。硅酸鹽能在多孔硅形成過(guò)程中生成，而且它具有與多孔硅相似的發(fā)光特性因而被用來(lái)解釋多孔硅的發(fā)光性能。 參考文獻(xiàn)[1] Uhlir A J R. Electrolytic Shaping of Germanium and Silicon[J].The Bell Systrm Technical Jounal，1956，35:33347[2] Pickering C, Beale M I J, Bobbins D J, et studies of the structure of porous silicon films formed in ptype degenerate and nondegenerate silicon[J].Solid State Phys，1984, C17: 6535[3] Canham L T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochenical and chemical dissolution of wafers[J].Applied Physics Letters，1990，57:10461048[4] Cullis A G，Canham L T，and Calcott P D structural and luminescence propertier of porous silicon[J].Journal of Applied Physics，1997，82: 909956[5] Beal M I J, Benjamin J M, Uren M J, et al.　An experimental and theoretical study of the formation and microstructure of porous silicon[J].J Gryst Growth, 1985, 73:622625 [6] Witten T A, L M Sander. Diffusionlimited aggregation[J].Phys Rev B, 1983，27: 56865679[7] Lehman V，Gosele U .Porous silicon formation:a quantum wire effct[J].Appl Phys Lett，1991，58(8):856858[8] 江濤. 多孔硅的制備、后處理和光學(xué)生物傳感器的研究[D].新疆大學(xué)，：1013[9] 任清褒. 多孔硅制備方法進(jìn)展[J].麗水師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，1999, 21(5):1619[10] 陳乾旺，李新建，朱警生. 多孔硅研究的新進(jìn)展[J].電子顯微學(xué)報(bào)，1997,16(4):493496[11] 李谷波. 獲得多孔硅藍(lán)綠光發(fā)射的新方法[J].四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，19(2):132135[12] 蔡南科. 多孔硅微結(jié)構(gòu)與應(yīng)用研究[D].浙江師范大學(xué)，:711[13] 0. Bisi， and .　Porous silicon:　a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics[J].Surface Science Reports，2000,38:14[14] 徐東升，郭國(guó)霖，桂琳琳等. 超臨界干燥和普通干燥法對(duì)多孔硅的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響[J].科學(xué)通報(bào),1999，44(1):22722276[15] 虞獻(xiàn)文，陳燕艷，應(yīng)桃開等. 多孔硅新的表面處理技術(shù)[J].半導(dǎo)體學(xué)報(bào),2005，26 (2):406409[16] 虞獻(xiàn)文，朱榮錦，朱自強(qiáng)等. 多孔硅的干燥方法研究[J].半導(dǎo)體學(xué)報(bào),2003,24(6):663665[17] 趙岳，蔣民華，楊德仁. 多孔硅的光電性能研究[D].浙江大學(xué)，：1821[18] 汪開源，唐潔影. 多孔硅發(fā)光機(jī)制的分析[J].固體電子學(xué)研究與進(jìn)展，1994,14(4)：317322。在缺陷模型中，可見的發(fā)光來(lái)自多孔硅外部載流子局域中心，即在多孔硅表面的硅原子和硅氧化物中的缺陷。紅外發(fā)光帶在室溫是很弱的，在低溫下卻很強(qiáng)；它的峰位和多孔硅的氣孔率有關(guān)。.光致發(fā)光特性的檢測(cè)是多孔硅研究中最常用的一種方法。兩端加一偏壓，不能夠很好的發(fā)射電子。利用電子束和樣品之間相互作用產(chǎn)生的各種效應(yīng)，主要是樣品發(fā)出的二次電子發(fā)射。該曲線顯示了樣品該段表面的輪廓，圖6a為電流密度60mA/㎝178。圖中可看出:通過(guò)陽(yáng)極氧化及陰極還原表面處理技術(shù)可以制備出性能穩(wěn)定的納米多孔硅薄膜。條件下制備的多孔硅表面不是很均勻，孔洞成方形，孔洞也變小了。2)將腐蝕好的多孔硅用去離子水反復(fù)沖洗后，自然晾干。清洗步驟如下:(1)用30%過(guò)氧化氫1份+98%濃硫酸3份的清洗液。同樣采用高壓低頻特斯拉轉(zhuǎn)換器，在空氣和干燥純氮?dú)庵芯频煤芎玫亩嗫坠铇悠?。脈沖電流腐蝕是以脈沖電流為電流源。電化學(xué)腐蝕法里又可分為單槽電化學(xué)腐蝕法和雙槽電化學(xué)腐蝕法(如圖2)?？讖匠叽缭谖⒚讛?shù)量級(jí)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，孔與孔之間的壁層變薄，當(dāng)壁層厚度小于耗盡層厚度時(shí)，壁層中空穴耗盡致使壁層溶解停止。2多孔硅基本原理與概述早在1956年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Uhlir就首先發(fā)現(xiàn)硅在HF酸中經(jīng)電化學(xué)腐蝕會(huì)形成多孔硅[1]，并對(duì)其微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)做了大量的研究，但對(duì)其光學(xué)性質(zhì)研究不夠。同時(shí)，多孔硅作為一種硅基納米發(fā)光材料，由于具有與現(xiàn)有硅