三维有序多孔硅/金属氧化物复合薄膜的制备与表征(2)
时间:2018-03-28 10:23 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
多孔硅(Porous Silicon，PS)是以纳米硅原子簇为骨架的海绵状结构的材料，室温下具有优异的光电特性，是一种新型的纳米半导体光电材料[3]。多孔硅打破了单晶硅难以实现高效率发光的禁锢，实现了有效的硅基可见光光电器件，将它和成熟的硅大规模、超大规模集成工艺相结合，就可以实现全硅光电子集成，这无疑会对未来的光通信和光电子计算机的建立产生革命性的影响。总之，多孔硅将以其优良的电学和光学性能被广泛用于信息、能源、医学、环境等领域，成为新世纪具有战略性的新材料。 多孔硅不仅有很好的电学特性，其光学特性也被广大的进行了研究。多孔硅在室温下有强烈的光致发光现象。多孔硅可见光致发光现象的发现，开辟了多孔硅这一具有特殊形态的材料应用。于可见光区光电子器件制作的新方向。多孔硅的光致发光机制：量子限制效应模型，硅本征表面态模型，某些发光物质发光模型，量子限制效应—发光中心发光模型。但是多孔硅的发光机制仍是存在争议的问题，但有两点基本达成了共识：①量子限制效应是基础；②表面态起着重要作用。 要达成真正的共识,还有待于更多理论及实验的论证、支持。在进行多孔硅基础性研究的同时，人们对多孔硅用于照明材料、太阳能电池、光学器件、生物医学等方面也进行了很多探索。 多孔金属氧化物在性质上有很多优点。[4]氢氧化镍的三文晶体可以应用于超级电容中，[5]有巨大的比容量和良好的稳定性，有望应用于二次电源和相关器件中。3DOMTiO2 和ZrO2有序的大孔结构结合材料自身的光学、理化等性质， 有望在光子晶体、大分子吸附与分离以及催化等领域发挥重要的作用。[6]3DOM氧化铁应用于脱硫剂。[7] 1.2三文有序多孔金属氧化物的研究现状 1.3 国内外制备多孔硅的研究现状 1.4 本文研究的主要内容 在研究了三文有序多孔硅及多孔金属氧化物各自的制作合成方法后，设想在硅基片微通道中把多孔金属氧化物装填进去。 三文有序多孔硅基片的制作采用光助电化学刻蚀法。在把金属氧化物装填在硅基片通道之前，先在玻璃基片上的胶晶模板上制作三文有序多孔金属氧化物骨架，待成功之后再往硅基片微通道之中装填。采用自然沉降法在硅基片微通道之中装填金属氧化物。可用下图表示整个实验流程：  图1.4 实验流程图 1)采用无皂乳液聚合法制备出单分散性较好，微球直径均匀分布的洁净聚苯乙烯聚合乳液。 2）使用制备的聚苯乙烯溶液组装胶体晶体模板，采用垂直沉积法组装胶晶模板，并使用此胶晶模板制备铁的氧化物骨架。 3）使用光助电化学刻蚀法在硅板上蚀刻出微通道，制作出Si-MCP，并使用此Si-MCP作为基片进行下一步实验。 4）以Si-MCP作为基片组装胶晶模板，在Si-MCP的微通道中装填进铁的三文有序氧化物骨架。 (责任编辑：qin) |