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硅材料是现代大规模集成电路的基础,是微电子学领域中最重要且应用最广泛的一种材料。但由于硅属于窄禁带、间接带隙材料,故其发光性能差、发光效率低,无法应用于光电器件。因此,这限制硅材料在光电子学领域中的应用。1990年Canham发现了多孔硅的光致发光,随后多孔硅的电致发光也被发现,这为制造低成本、高性能的硅基光电器件开辟了一条新的途径。多孔硅的研究目前正受到科技界的普通关注。 本文在综述目前多孔硅研究中多孔硅的形成理论、电致发光的基础上,从发光多孔硅的制备出发,着重研究了多孔硅/有机物复合体系的光电性能。 我们的研究发现HF酸浓度、反应时间和电流密度的变化强烈影响P型发光多孔硅形貌和光学性能。这主要是由于扩散电流和热电离电流的竞争,造成多孔硅形貌的多样性和孔隙度的变化。 用旋涂法实现了多孔硅与PVK的复合,实验结果表明,热处理去除了多孔硅中的水分和有机溶剂,从而提高了复合体系的发光强度;而且当热处理温度不超过120℃,随着热处理温度的升高多孔硅与PVK的接触更为紧密,从而器件的整流效应增大。同时,多孔硅PVK复合体系在555 nm处发现了电致发光峰。用旋涂法还实现了MEH-PPV与多孔硅的复合,发现MEH-PPV的吸收谱和多孔硅的PL谱有重合,多孔硅发出的光可能会被MEH-PPV吸收。多孔硅上复合MEH-PPV后,发光强度得到提高。同时,由于复合结构中产生由多孔硅向MEH-PPV的能量转移,使得复合结构中MEH-PPV的发光峰红移。 分别使用旋涂法和蒸镀法实现了8—羟基喹啉铝(Alq)与多孔硅的复合。旋涂复合和蒸镀复合构成的PS/Alq结构具有不同的发光机理:旋涂复合时发生了多孔硅的载流子转移,而蒸镀复合的发光主要是Alq引发的。 最后,对多孔硅与Alq,PVK多层结构复合以及多孔硅与Alq和PVK的混合物复合的光电性能进行了初步的研究。发现多孔硅表面复合多层有机物后,可能由于多孔硅和Alq载流子传输的速度相差较大,导致器件的电致发光没有得到明显的改善。多孔硅表面复合Alq和PVK的混合物后,复合物的光致发光以Alq的发光为主,发光强度有较大的提高。