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Fe(NO3)3浓度对水热法腐蚀多孔硅的影响
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2006年 5月 汕头大学学报 (自然科学版) 第21卷 第 2期
M ay2006 JournalofShantouUniversity(NaturalScience) V01.2lNO.2
文章编号 :1001—4217(2006)02·0043·06
Fe(NO3)3浓度对水热法腐蚀多孑L硅的影响
赵韦人 ,陈景东,丁 娟 ,陈绍军
(汕头大学物理系.广东 汕头 515063)
摘 要 :用水热腐蚀法 ,通过改变腐蚀液中Fe 0 的浓度 .制备多孔硅样 品.用扫描电子
显微镜 、荧光分光光度计和傅立 叶红外光谱仪对样 品微结构和光学特性进行检测 .并结合
Islam.Kumar模型对检测结果进行分析.结果表明,增大腐蚀液 中Fe(XO,浓度 ,可加快腐蚀
速度 ,并使多孔硅中纳米硅尺寸减小.比表面积增大 ,从而引起样品发射峰发生蓝移 ,且对
应于Si=O键的红外吸收增强.
关键词:多孔硅 ;纳米硅 ;水热腐蚀法 ;光致发光 ;Si=-0键
中图分类号 :0482.31 文献标识码 :A
O 引 言
在过去的六十余年中,硅作为最成功的电子材料 ,一直在推动着半导体产业不断发
展.然而 ,由于硅单晶属于间接带系半导体 ,能隙tJ,(1.12eV),且具有反演中心,所以一
直被认为不是好的光子材料.这种看法在 1990年得到了改变.当年 ,英 国科学家 L.T.
Canham发现了室温下多孔硅的强光致发光 ],自此 ,国际上引发 了一股多孔硅发光的研究
热潮.到 目前为止,已经在多孔硅制备 、器件应用 及发光机理 等方面取得了显著
的进展.
目前 ,多孔硅制备主要有 电化学阳极腐蚀法…,化学腐蚀染色法 和水热腐蚀法 .
而作为制备发光强度强、发光稳定 的多孔硅[3的一种较佳手段 ,水热腐蚀法的研究相
对较少,特别是腐蚀液对多孔硅发光波长的影响少有报道.本文报道了腐蚀i夜中Fe
(NO3)3浓度的不同对多孔硅发射峰位置及对应于 Si=O键的红外吸收强度的影响,并结
合 Islam—Kumar模型 拟合的结果 ,对实验现象进行解释.
1 实 验
用水热腐蚀法p 制备多孔硅的单 晶硅片为P型,晶向 (1l1),大小为 1cmX1cm,
厚度约 370}xm,电阻率为 4—6fl·C113..腐蚀前 ,单晶硅片分别经丙酮 (AR)、无水 乙醇
(AR)和 18Mn 的去离子水超声清洗各 10min,再置于烘灯下烘干.腐蚀液 由HF(40%)和
收稿 日期 :2OO6-o2.16
作者简介 :赵韦人 (1965~),男 ,浙江诸暨人 .教授.E·mail:wrzhao@stu.edu.ca
基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目(No ,
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汕头大学学报(自然科学版) 第21卷
Fe 03)3组成,两者体积 比为4:3,其中,Fe(NOs)3溶液的浓度分别为0.03mol/L,0.06otol/
L,0.12mol/L (对应样 品标为 1,2 3号).两溶液混合均匀后 ,填人反应釜 ,填充度为
70%,然后将反应釜置于 120cC的环境中保温 90Ini11.腐蚀结束后,将样 品取出,并用
流动的去离子水冲洗 60rain.最后置于大气中自然晾干.
使用 日本电子株式会社的JSM一6360LA扫描电子显微镜 (SEM)观察多孔硅样品表面,
用PerkinEhnel·公司的LS55荧光分光光度计测量样 品的PL谱 ,用美 国Nicolet公司的
Magna一750傅立叶红外变换光谱仪 (FTIR)定性检测样品的化学键.
2 结果与分析
2.1 表面形貌
图 1是对应不同Fe(03)浓度腐蚀液的 3个样品的SEM形貌图.从图中可 以看出,
1号样品表面分布的孔的尺寸约0.4—1.0p.m;2号样品表面主要分布着约 1 m的孔 ,此
外还有少量的约 0
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