多孔硅(porous silicon,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。多孔硅可在近红外和可见,甚至在近紫外光区辐射强烈的荧光,使得它可用来制造发光器件,并可望能用来解决光电子集成电路的关键问题,为制造带有光源的大规模集成电路—光电集成方面开辟新的途径。本体硅为间接禁带半导体,且禁带宽度比较窄(1.12 eV),在室温下很难发可见光。多孔硅改变了本体硅的能带结构,使禁带宽度变宽,并由间接能带隙向直接能带隙转变,并能实现室温发光。本论文在综述部分比较了几种常规制备多孔硅的方法,概括了多孔硅的光致发光(photoluminescence,PL)和电致发光(electroluminescence,EL)特性,对目前比较流行的发光模型给出了定性的论述,详细介绍了几种常见的多孔硅传感器的制备方法与敏感特性,并着重对气敏、湿敏、生物分子多孔硅传感器机理作了详细介绍,论述了多孔硅传感器的新动向,展望了多孔硅的应用前景。实验研究包括以下几个内容:1.对多孔硅进行了硝酸氧化处理。将制成的多孔硅用HNO3(浓度为67%-69%):H2O=1:5(体积比)浸泡,其发光强度明显增强,增强程度与浸泡时间呈正相关关系。如果多孔硅样品直接用浓度为67%-69%的HNO3氧化处理,会发现其橙红色光致荧光消失,测定了多孔硅样品经硝酸氧化前后的荧光光谱(PL)和傅立叶红外光谱(FTIR),认为随着硝酸的氧化,有效地的钝化了多孔硅表面的非辐射复合中心,荧光强度显著增加。荧光强度随Si-O和Si-O-Si键的增加迅速增强,可能是由于氧与有悬挂链的表面硅原子结合,形成了部分Si/SiO2界面,使硅的表面态发生了变化,对荧光发射有增强作用。2.研究了多孔硅进行硝酸银沉积处理。新制备的多孔硅浸泡在硝酸银溶液中表面会析出银颗粒,并对多孔硅的发光产生影响。如果浸泡时间较短,多孔硅的光致发光产生了增强作用,而浸泡时间较长则导致荧光的猝灭。依据FTIR和X光电子能谱(XPS)的测试,我们认为荧光增强是多孔硅被氧化形成Si-O结构所致,Si-O结构起到了新的有效发光中心的作用,XPS谱显示,银已经和硅的悬挂键成键,Ag-Si、Ag-Ag和Ag-O的存在应该是造成发光强度减弱的主要原因,使之产生新的非辐射复合中心。3.多孔硅测量尿素的研究。研究了新制备的并经稳定化处理的多孔硅对尿素溶液中尿素分子的吸附性。多孔硅顶层上蒸镀厚度约2μm,直径约为0.2 cm的铝层,形成纵向Al/PS/Si/Al结构和横向Al-PS-Al结构。将这两种不同结构的多孔硅经过不同浓度的尿素溶液浸泡吸附20min后用去离子水浸泡5min,洗去其表面未被吸附的尿素,自然晾干得到吸附尿素后的Al/PS-urea/Si/Al纵向结构和Al-PS-urea-Al横向结构。分别依次测量这两种结构对应的lgI～V关系,同一浓度下,电压越大,对应的电流越大,而在同一电压条件下,随着尿素浓度的增大,电流值逐渐减小。结果表明,基于多孔硅的纳米结构可用来测量尿素浓度。4.研究了多孔硅作为工作电极对抗坏血酸的检测。电化学阳极腐蚀硅片形成多孔硅后,将电流源的正负极对换后再通以电流,利用F-和H+在电场中所受的库仑力,把滞留在多孔硅内部的F-拉向此时的阳极(原来的阴极)同时又把H+拉向此时的阴极(原来的阳极),减弱了切断电源后F-对硅片的继续腐蚀作用,同时促使多孔硅表面的活性Si与H+化合生成稳定的Si-H键,降低表面悬挂键的密度,促使多孔硅表面硅原子的稳定,以达到钝化多孔硅表面的目的。将得到的多孔硅作为三电极体系的工作电极,Pt作辅助电极,饱和甘汞电极作参比电极,随着抗坏血酸浓度的增大其pH值减小,但并不成线性关系。抗坏血酸溶液电流随电压的增大而增大,并且其电流值与pH值呈良好的线性关系初步显示出通过多孔硅电化学体系测量抗坏血酸的浓度特性,为进一步开发多孔硅生物传感器奠定了实验基础。