脉冲激光制备硅基纳米复合材料及其光电性能研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gzhguozhihong
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硅是现代微电子行业的基础材料,但它是一种间接带隙的半导体材料,不能直接发光,这就大大限制了硅在高速光电子集成电路中的应用。硅纳米材料的出现,给人们带来了硅直接发光的曙光。本文采用垂直脉冲激光沉积这一新方法,在常温常压下制备了硅纳米粒子,在玻璃基底上沉积了硅纳米薄膜,并用激光诱导转移法(LIFT)在硅基底上制备了硅纳米薄膜。为提高硅纳米粒子的发光稳定性,在硅纳米粒子表面接枝了苯环和聚醋酸乙烯酯分子,接枝产物的傅立叶红外光谱(FTIR)及X射线光电子能谱(XPS)证明苯环和聚醋酸乙烯酯分子被成功地接枝在硅纳米粒子表面。此外还对硅纳米粒子进行了水热处理,光致发光谱(PL)表明水热处理的硅纳米粒子发光强度增强。SEM结果表明Ar气氛中在玻璃基底上沉积的硅纳米薄膜是由纳米粒子聚集而成,空气中激光诱导转移法在硅基底上制备的硅纳米薄膜由超支化的链状硅纳米线(SiNWs)组成。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)结果表明这些硅纳米线的球体部分以硅纳米晶为核,外层被硅氧化物包覆。硅纳米线的PL谱中410nm、470nm、760nm三处出现发射峰,其中410nm处的发射峰在退火处理后明显增强,认为该峰来源于硅纳米晶与硅氧化物之间界面层处激子的辐射复合。
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