水热腐蚀时间对铁钝化多孔硅表面形貌和光致发光的影响-论文.pdf

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1、第34卷第9期光学学报Vo1．34，No．92014年9月ACTAOPTICASINICASeptember，2014水热腐蚀时问对铁钝化多孔硅表面形貌和光致发光的影响陈景东张婷汪庆祥，闽南师范大学物理与信息工程学院，福建漳州363000、＼闽南师范大学化学与环境学院，福建漳州363000／摘要采用水热腐蚀法制备了4个腐蚀时间不同的铁钝化多孔硅样品，铁钝化多孔硅样品表面呈海绵结构，随着腐蚀时间增加，样品表面的平整度下降，腐蚀孑L尺寸差别有增大的趋势。在250nm光激发下，样品发光峰位于620nm附近，半峰全宽约130nm。腐蚀时间从10min增加到40rain，4个样品的发光峰并未出现定向的

2、红移或蓝移。结合样品傅里叶变换红外吸收光谱的结果，铁钝化多孔硅的光致发光行为可归因于量子限制一发光中心作用，相应的辐射复合发光中心为非桥氧空穴。关键词光电子学；多孔硅；铁钝化；光致发光；非桥氧空穴；水热腐蚀中图分类号0482文献标识码Adoi：10．3788／AOS201434．0916003ImpactofHydrothermalEtchingTimeonPorousMorphologyandPhotoluminescenceofIron．PassivatedPorousSiliconChenJingdongZhangTing。WangQingxiang。／CollegeofPhysics

3、andInformationEngineering，MinnanNormalUniversity，Zhangzhou，Fujian363000，China、＼。CollegeofChemistryandEnvironment。MinnanNormalUniversity，Zhangzhou，Fujian363000，China／AbstractHydrothermaletchingmethodisemployedtopreparefourIron—passivatedporoussilicon(IP·Si)samplesofdifferentetchingtime．Thesponge—lik

4、emorphologyofthesamplesisobservedbyscanningelectronmicroscope(SEM)，andlargerdiameterdifferenceofetchingholesandlowermorphologysmootharefoundasaresultofincreasingetchingtime．Under250nmexcitation，allsamplesemitstrongorangelightwithpeakaround620amandful1widthathalfmaximum(FWHM)of130nm．Andnocorrelation

5、betweenphotoluminescencepeaksandetchingtimeisfound．TogetherwiththeresultofFouriertransforminfraredspectroscopystudy，thephysicalmechanismforthephotoluminescenceofIP—SiiSinterpretedbyusingthequantumconfinement—luminescencecentermodel，andthenon—bridgingoxygenholecenterisascribedastheradiativerecombina

6、tionluminescencecenter．Keywordsoptoelectronics；poroussilicon；ironpassivated；photoluminescence；non-bridgingoxygenholecenter；hydrothermaletchingOCIScodes160．6030；160．4236；180．5810；300．2140；300．63001引言硅的能带结构注定了这一过程并不容易实现。单晶硅属于间接带隙半导体，发光过程需要声子的参与，硅的重要性是不言而喻的，基于硅的半导体技因而发光效率很低，而且其禁带宽度只有1．12eV，术极大的改变了人类的生

7、活，促进了人类文明的进仅能在近红外区域发出极其微弱的光。这显然是达步。随着半导体技术的不断发展，人们希望硅也能不到全光集成要求的。经过多方努力之后，人们借够成为光子材料以延续其作为最成功的电子材料所助基于硅的纳米结构如多孔硅、纳米线、纳米球等初创造的辉煌，继续在以光子为信息媒介的未来全光步实现了强的光致发光_l]。量子限制模型(QC)集成技术中发挥最重要的基础性作用。不过，单晶收稿日期：2014—04—30：