AAO膜的光反射非对称效应及AAO模板法制备Si、Ge纳米结构

摘要

随着硅微电子产业的迅速发展，器件工艺水平不断提高，器件的尺度减小到纳米量级。然而，体Si是间接带隙材料，发光效率不高，制约了光电子集成的发展。制备高密度、小尺寸和大小均匀的Si基纳米结构对实现高性能的光电子器件具有重要的科学意义和应用价值。多孔阳极氧化铝膜(AAO)具有高度有序、孔径和孔间距可控、热稳定性好、绝缘、制备工艺简单等优点而成为制备均匀纳米结构的首选模板。
　　 AAO是一种宽带隙材料，具有良好的光学特性，在近紫外至近红外波段具有很高的透光性。利用AAO模板在透明的玻璃衬底上制备的不同纳米结构可应用于光催化、光染料电池和光电极等。因此，对玻璃基AAO的制备和光学性质研究也有着重要的意义。
　　 本论文研究了玻璃基AAO膜的光反射非对称性和基于AAO模板的Si基纳米结构。主要工作和创新点如下：
　　 1．在玻璃基AAO膜上观测到了一个全新光学现象，样品正面入射时的反射光和背面入射时的反射光是互补色，我们称之为光反射的非对称效应。并证明了非对称光反射效应来自于玻璃和AAO膜间残留的Al二维纳米网络。
　　 2．利用AAO模板在Si衬底和Si/GeSi量子阱衬底上制备Si基纳米结构，获得大面积尺寸均匀的Si基纳米结构，在室温下获得了可见红光波段的光致发光，其中半高宽约为24nm窄的585nm的发光峰和620nm的发光峰在10K-300K变温测试下，峰位移动不明显，说明这两个峰是Si基纳米结构中不同发光中心的发光。
　　 3．将制得的尺寸均匀的Si纳米结构作为图形衬底，利用UHVCVD系统生长Ge岛，优化生长条件，得到高密度尺寸均匀的Ge岛，通过对其表面形貌的测试分析，表明图形衬底上的Si纳米结构对Ge岛生长的调制作用，即Ge岛优先成核于Si纳米结构图形衬底上。