多孔硅/纳米氧化锌复合材料发光的研究

论文摘要

随着信息技术的日益发展,人们对信息的传递速度、储存能力、处理功能提出更高要求。如果能在硅基微电子基础上引入光电子技术,用光波代替电子作为信息载体,则可大大地提高信息传输速度和处理能力,使电子计算机、通信和显示等信息技术发展到一个全新的阶段。但硅（Si）电子集成电路受到器件尺寸和Si 中电子运动速度的限制。硅基发光材料就是由于其在硅基光电子集成方面的潜在应用而成为人们关注的焦点。为了使硅能够发光,人们尝试了多种方法。例如,利用蒸发、溅射、或分子束外延（MBE）生长等方法在硅衬底上进行发光材料的异质生长;根据缺陷工程的概念,在硅中人为地引入诸如C、Ge、Sn、Pb 的等电子陷阱,或掺入稀土金属Er;根据能带工程的概念,制作了Ge-Si 应变超晶格,通过改变材料结构来改变硅的能带结构等等。从可见发光特性的角度来看,以上方法都不甚理想。自从Canham 首次发现电化学阳极氧化多孔硅（PS）的强室温光致荧光现象以来,多孔硅发光引起了人们的兴趣。关于多孔硅的发光机制存在许多争论,人们提出了许多模型,如量子限制模型、表面态模型、非纯硅发光物质模型、表面化学键制约量子限制模型、综合发光（量子限制-表面态）模型。目前,越来越多的实验表明PS 的光激发与量子限制效应有关,而PS 的辐射复合主要与表面态或表面发光中心有关。在应用研究方面,对于PS 的光致发光,我们可以很容易的获得多孔硅的红光到黄光发射,但其发光效率偏低（量子效率为1 %10 %）,而且发光性质很不稳定,对制备和存放条件的变化非常敏感。因此如何提高多孔硅的发光效率、增强其稳定性,以及扩大多孔硅发光的波长范围,成为近年来该领域研究的热点。在本论文中,我们首先采用一种全新的电化学沉积法,在非水溶剂（乙醇）中,制得了室温下有强的光致荧光发射的纳米氧化锌,并对其形成条件,形成机理进行了系统的研究。通过X 射线衍射和透射电镜电子衍射分析确认样品为氧

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 多孔硅
• 1.2 掺铒硅
• 1.3 纳米硅
• 1.4 超晶格和量子阱结构材料
• 1.5 选题依据
• 第二章 电沉积纳米氧化锌
• 2.1 纳米 ZnO 粒子的制备方法
• 2.2 电解过程分析
• 2.3 结果及讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 纳米氧化锌修饰多孔硅
• 3.1 多孔硅的制备
• 3.2 电沉积纳米氧化锌修饰多孔硅的制备
• 3.3 电沉积纳米氧化锌修饰多孔硅的表面形貌
• 3.4 电沉积纳米氧化锌修饰多孔硅的室温光致荧光分析
• 3.5 磁控溅射纳米氧化锌修饰多孔硅的制备
• 3.6 磁控溅射纳米氧化锌修饰多孔硅的表面形貌
• 3.7 磁控溅射纳米氧化锌修饰多孔硅的室温光致荧光分析
• 3.8 电沉积纳米氧化锌修饰多孔硅的发光机理
• 3.9 本章小结
• 2SiO₄:Mn 及其表征'>第四章 n 型多孔硅上生长 Zn₂SiO₄:Mn 及其表征
• 4.1 多孔硅的制备
• 4.2 多孔硅的氧化
• 4.3 纳米 Zn2SiO4:Mn 的制备
• 4.4 可能的反应机理
• 4.5 结果与讨论
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间发表的论文