多孔硅纳米线阵列的可控制备及其发光性能提升研究

【摘要】硅纳米线(SiNWs)材料因其优异的力学、热学及光电学性质而受到了广泛的关注。其中,利用金属辅助化学刻蚀的方法可以在重掺Si片上制备表面具有多孔结构的SiNWs阵列。由于自从1990年发现多孔Si具有室温光致发光的特点以来,对于多孔Si材料结构与光学性能的研究便一直是人们关注的热点。因此,关于多孔SiNWs阵列的可控制备及其发光性能提升研究,对多孔Si在半导体纳米光电子器件领域中的应用有着重要的意义。本研究中,通过对实验参数的优化,我们在重掺Si衬底上制备了形貌可控、发光强度可调的多孔SiNWs阵列,并通过原子层沉积(ALD)的方法将SiNWs与HfO2材料相结合,获得了Si-HfO2核壳结构,在表面钝化的同时实现了1.7倍的发光增强。另外,我们对SiNWs的传感特性进行了初探,通过其对乙醇的光响应测试研究了SiNWs的光猝灭,并提升了其探测稳定性。主要研究内容如下：(1)在-p-Si-(100)、p-Si-(111)以及n-Si-(111)三种规格的重掺Si衬底上获得了多孔SiNWs阵列。通过改变刻蚀剂中氧化剂浓度,实现了重掺p-Si-(111)型衬底上取向可控的SiNWs的制备。(2)通过常温光致发光谱(PL)和比表面积(BET)测试,研究了刻蚀剂中氧化剂浓度、原材料衬底取向及Si片掺杂元素与SiNWs阵列的多孔性及发光强度的关系,并对这些影响因素的作用机理作了进一步的分析。(3)通过ALD方法在SiNWs表面包覆一层透光层,实现表面钝化,将SiNWs与Hf02材料相结合,获得了Si-HfO2核壳结构,并实现了1.7倍的发光增强,分析了发光增强与荧光寿命变化的原因。同时,通过改变钝化层材料和钝化层厚度,获得了实现SiNWs阵列发光增强最佳效果的反应参数。(4)对多孔SiNWs进行了光响应测试,初步研究了醇类对多孔SiNWs的发光猝灭作用,并通过表面钝化处理,在保持发光猝灭特性的同时提升了其探测稳定性。
【作者】甘露；
【导师】何海平；黄碎荣；
【作者基本信息】浙江大学，半导体纳米材料（专业学位），2014，硕士
【关键词】硅纳米线；多孔性；荧光特性；表面钝化；探测稳定性；

【参考文献】
[1]刘月辉,郝志勇,李秀山,丁华利.ZH1110型柴油机机体动态特性研究[J].农业机械学报.2002(03)
[2]邹明铃.一种新型复合絮凝剂的制备和研究[D].安徽工程大学,环境工程,2012,硕士.
[3]沈有信,赵春燕.持久性土壤种子库种子萌发的个体竞争能力会衰减吗?——以紫茎泽兰为例[J].植物生态学报,2012,08:754-762.
[4]潘怡瑾.时变信道下MIMO-OFDM系统信号检测技术研究[D].重庆大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[5]王锡爱.民族自我参照效应研究：行为和ERPs证据[D].湖南师范大学,基础心理学,2014,硕士.
[6]邢玉堂.《庄子》中篇章隐喻的认知研究[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[7]薛颖.编织元素在服装设计中的应用[D].河北大学,设计学,2014,硕士.
[8]刘旭.基于分灾模式的无站台柱雨棚结构抗极大偶然荷载设计[D].辽宁工程技术大学,大跨度空间结构,2012,硕士.
[9]邓丹萍.带下病中医证候现代文献数据库的建立及证治探讨[D].湖南中医药大学,中医妇科学,2013,硕士.
[10]吴洪鹏,颜鲁婷,王鹏,司文捷.白光LED用钼酸盐体系红色荧光粉的研究进展[J].稀有金属材料与工程,2009,11:2065-2068.
[11]吕士广.保证期间法律问题研究[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[12]韩振峰.把握中国梦的内涵和实质[J].当代电力文化,2014,02:37.
[13]黄秋生.反思性教学在初中英语写作教学中的应用[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[14]沈佳.论股东大会决议的约束力[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[15]朱生旺,曲寿利,魏修成,刘春园.变网格有限差分弹性波方程数值模拟方法[J].石油地球物理勘探,2007,06:634-639+733+605.
[16]童艳.从属公司债权人法律保护制度初探[D].中国政法大学,经济法学,2003,硕士.
[17]杨莹.音乐社会学视角下的KTV研究[D].华中师范大学,音乐学,2013,硕士.
[18]方涛.皖江城市带承接产业转移示范区战略人力资源管理研究[D].合肥工业大学,企业管理,2013,硕士.
[19]张凯.谐振管对超声驻波悬浮的影响特性及其实验研究[D].吉林大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[20]张先恩.国家科学数据共享工程[J].科学中国人,2004,09:10-13.
[21]麦思瑶.胡武功和中国纪实摄影的研究[D].西安建筑科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[22]刘元丹.FLNG系统转运卸载系泊特性研究[D].华中科技大学,船舶与海洋结构物设计制造,2013,硕士.
[23]李梦洁.重庆S物业管理公司员工离职影响因素及控制对策研究[D].西南大学,企业管理,2014,硕士.
[24]李文华.文体变迁中影视和文学博弈场的探究[D].扬州大学,现代教育技术,2011,硕士.
[25]李欣.数据挖掘在寿险防欺诈中的应用[D].河北大学,电子与通信,2013,硕士.
[26]郭坤.迁安市可持续发展的脆弱性及其对策研究[D].天津大学,公共管理,2004,硕士.
[27]王水平.铝合金铸造过程中铸件—模具界面换热系数的反分析求解[D].湖南大学,材料加工工程,2012,硕士.
[28]W·L·米斯顿,J·W·米勒.遥测技术——地震勘探的一个新纪元[J].石油地球物理勘探,1976,S1:14-15.
[29]赵磊.从认知心理学的角度理解意识在二语学习中的角色[D].吉林大学,英语语言文学,2004,硕士.
[30]本报记者夏元何欣.石墨烯产业，重庆布下“先手棋”[N].重庆日报,2015-04-26001.
[31]龚兰.论航空旅客运输承运人之民事赔偿责任[D].中国政法大学,民商法学,2004,硕士.
[32]吕晶.点偶极子场中两导体球的电极化与相互作用研究[D].哈尔滨工业大学,光学,2014,硕士.
[33]郝秀红.压电层合板加膜结构振动主动控制与优化[D].大连理工大学,船舶与海洋结构物设计制造,2013,硕士.
[34]冯再平.苹果浓缩汁中耐热菌PCR法定量检测技术研究[D].陕西师范大学,食品科学,2004,硕士.
[35]卢茜.地震灾害应急物流系统中公路运输路径选择的研究[D].北京交通大学,2009.
[36]廖英美.以权限划分为核心的人力资源管控体系[D].西南交通大学,工商管理,2012,硕士.
[37]单婧.清宫廷吉礼用乐研究[D].沈阳师范大学,音乐学,2013,硕士.
[38]刘中山.盘锦地区农村融资模式研究[D].吉林大学,农业推广,2012,硕士.
[39]高峰.备电自投装置在大庆油田电网的研究与应用[D].东北石油大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[40]魏龙福,余长林.石墨烯/半导体复合光催化剂的研究进展[J].有色金属科学与工程,2013,03:34-39.
[41]莫文静.鱼腥草素钠对白色念珠菌生物膜及磷脂酶体外抑制作用的研究[D].佳木斯大学,口腔医学（专业学位）,2014,硕士.
[42]张贵平.大风浪条件下救助失控船舶技术研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2012,硕士.
[43]邹岩.基于规则的创新网络知识流动模型研究与实证[D].上海大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[44]蔡建清.南京奥林匹克体育中心智能化系统设计理念与项目管理模式[J].智能建筑.2005(11)
[45]赵华国.薄板坯连铸连轧机组轧制技术简介(下)[J].一重技术.2003(02)
[46]杨姸旻.多维视域下“双师型”教师队伍建设路径研究[D].湖北工业大学,职业技术教育学,2014,硕士.
[47]张春,郭明亮.大数据环境下朴素贝叶斯分类算法的改进与实现[J].北京交通大学学报,2015,02:35-41.
[48]于婷.社会工作介入农民工维权的实例分析[D].苏州大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[49]徐新瑞.电磁驱动微流体芯片阀门设计[D].哈尔滨工业大学,光学,2013,硕士.
[50]毕华青.化学修饰碳纳米管的电催化研究[D].青岛大学,材料学,2013,硕士.