多孔硅电致发光特性研究

摘要

单晶硅是现代半导体器件集成电路和微电子学领域中最主要的材料，制备硅基发光材料，实现硅基上的光电集成，成为人们梦寐以求的事情，但是由于单晶硅的禁带宽度为1.12eV，且为间接带隙材料，在室温下是不能有效发光的，从而限制了它在光电子器件中的应用。1990年，Canham发现了多孔硅(PS)在室温下发射相当强的可见光。多孔硅的发光打破了硅作为间接带隙材料难于实现高效率发光的禁锢，从此，改变了硅材料不能用于光电子领域的传统观念，展示了硅在光电集成中的诱人前景。从应用器件角度来看，电致发光将比光致发光更受人重视。 本文制备得到多孔硅液态接触型电致发光器件，研究了其电致发光特性；制备得到结构为ITO/PS/p-Si/Al的多孔硅异质结电致发光器件，在7.5V较低电压下实现了数小时连续电致发光，研究了该器件的电致发光性质，分析了多孔硅制备条件对其电致发光的影响；采用热氧化法以及使用(NH4)2S钝化多孔硅，研究了这两种多孔硅钝化方法对其电致发光特性的影响。 第一章是关于多孔硅应用研究的综述部分。论述了多孔硅研究的现状和应用前景，对多孔硅光致发光和电致发光以及多孔硅钝化等方面的研究进行了总结。 第二章是关于多孔硅液态接触型电致发光特性研究。介绍了液态下两种不同的多孔硅电致发光载流子注入机制，采用电化学腐蚀的方法制备得到多孔硅样品，将多孔硅样品置入1mol·L-1的NaCl溶液中进行二次阳极氧化，观察到了强烈的电致发光现象，对其发光机理进行了论述。 第三章是关于多孔硅异质结电致发光器件发光特性研究。使用电子束蒸发镀膜设备在硅片非抛光面上镀铝作为背部电极，然后采用阳极氧化法制备得到多孔硅，最后采用脉冲激光沉积法在多孔硅表面沉积ITO薄膜作为表面电极，制得结构为ITO/PS/p-Si/Al的多孔硅异质结电致发光器件，在7.5V电压下实现了该器件数小时连续电致发光，研究了其电致发光性质，分析了器件的载流子注入机制，分析了多孔硅制备条件对其电致发光特性的影响。 第四章是关于后处理对多孔硅电致发光特性的影响。为了提高多孔硅电致发光的发光强度和发光稳定性，研究了热氧化法对多孔硅电致发光的影响，使用(NH4)2S对多孔硅进行钝化处理，发现这两种方法对多孔硅的电致发光特性有不同程度的改善，提高了其发光强度和发光稳定性。第五章是总结部分。

目录

文摘

英文文摘

第一章多孔硅应用研究综述

第二章多孔硅液态接触型电致发光特性研究

第三章多孔硅异质结电致发光器件发光特性研究

第四章后处理对多孔硅电致发光特性的影响

第五章总结

参考文献

在校期间的研究成果及发表的学术论文

致谢