多孔硅（PS）是近年来发展起来的一种新型硅基材料，具有与单晶硅材料大不相同的特性，例如，多孔硅可在近红外和可见，甚至近紫外区辐射强烈的荧光，使得它可用来制造发光器件，并可望在解决光电子集成电子学的关键问题，为制造带有光源的大规模集成电路等方面开辟新的途径。本文在用三种电阻率的n型硅片为基底制成室温紫外灯下发强橙光的多孔硅基础上，对多孔硅进行三种表面修饰，实现了多孔硅的红、绿、蓝光发射，并对其发光机理进行了探讨。 本体硅为间接禁带半导体，且禁带宽度较窄，室温下很难发光。多孔硅改变了体硅的能带结构，使禁带展宽，并由间接带隙向直接带隙转变，实现了室温发光。在比较了制备多孔硅的几种常用方法的基础上，概括多孔硅的光致荧光（PL）和电致荧光（EL）特性，对目前比较流行的几种发光模型给出了定性的论述，展望了多孔硅的应用前景。多孔硅表面存在大量的悬挂键，容易引起发光效率的降低，行之有效的克服方法是进行表面修饰。常见的表面修饰方法包括对多孔硅表面进行氢钝化、氧钝化、氮钝化、金属钝化等，这些修饰方法各有其特点。 在实验设计方面，首先在三种电阻率差别较大（分别为n^--Si：80～100Ω·cm；n-Si：3～5Ω·cm；n⁺-Si：0.003Ω·cm）的n型单晶硅片上阳极氧化出在紫外激发下发强橙光或红光的多孔硅，然后对多孔硅样品进行三种不同的表面修饰：（1）涂覆四氯化锡的饱和乙醇溶液；（2）涂覆1.0mol/l四氯化锡，0.03mol/l三氯化锑的乙醇溶液；（3）将PS浸入胺液的混合液：（C₂H₅）₃N：C₂H₄（NH₂）₂=3:2中，并结合进行快速热氧化。比较多孔硅光致荧光性能与未修饰时的不同，并对其表面形貌和化学成分进行表征。 摘要 系统研究了阳极氧化条件对n型多孔硅光致荧光特性的影响。考察了电化学刻蚀电流密度。刻蚀时间、刻蚀液配比及衬底电阻率对PL发光强度、峰值波长等性质的影响。在此基础上优化出制备多孔硅的具体参数。 对不掺Sb与掺Sb的SnCI。修饰后的多孔硅进行了光致荧光特性研究。发现这两种差不多的修饰却出现两种不同峰移现象；前者PL与未修饰多孔硅相比发生蓝移，峰值波长在540－560urn（绿光），而后者发生红移，峰值波长在650－690urn（红光）。此现象不能仅用量子限制（QC）效应解释。通过AFM、SEM及FTIR、XPS对这两种多孔硅样品进行表面形貌和化学成分分析，采用发光中心（LC）＋量子限制效应的复合模型对上述修饰多孔硅的PL峰移现象进行了理论说明。电于空穴对在纳米硅粒或硅线中被激发，隧穿到包围纳米硅的氧化层中通过发光中心实现辐射复合。不掺Sb的SZOZ与ax层中的发光中心发射的光子能量为2．ZCV，掺Sb 的SflOZ与 引x层中的发光中心发射的光子能量为1．ge V o 对多孔硅进行“胺液浸泡＋干氧氧化”处理后，多孔硅样品的nr峰值波长缩短为 415－440 urn（蓝光），且在室温空气中存放近一年后，发光强度略有增强。FTIR谱表明，处理后的多孔硅主要成分为硅与氧，胺液没有在样品中留下残迹。由AFM、SEM等形貌图可以看出，处理后的样品孔隙率很高，表面呈蜂窝状。从发光强度取对数与退火温度倒数的Arrhenius曲线上，发现在低温区（200－400aC）和高温区（600－900aC）分别对应着两种激活能：0．35eV和 0．64eV，表明蓝光发射存在两种发光机制。