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,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,因此限制了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,引起了研究多孔硅的热潮。随着光子晶体的概念被提出,研究者们发现可以利用多孔硅制备二维光子晶体,这为制造高性能的硅基光电器件开辟了一条新的途径。多孔硅的研究目前受到科研界的普遍关注。 本文在综述目前多孔硅研究中多孔硅的形成理论、光致发光、多孔硅复合体系以及多孔硅光子晶体研究进展的基础上,从多孔硅表面复合的研究出发,研究了多孔硅/有机物复合体系的光伏性能,进一步研究了多孔硅二维光子晶体的制备。 通过阳极氧化电化学的方法制备了多孔硅,结合荧光光谱、红外光谱和光电导衰减仪的测试,对多孔硅的少子寿命及表面复合进行了分析。实验发现多孔硅表面态与发光有直接关系,发光过程是载流子通过表面态复合的过程。多孔硅表面态密度越大,少子寿命越低,相应区域的发光强度越强。时效、氧化和HF处理会钝化多孔硅表面,降低表面态密度,相应区域的少子寿命增加,发光强度降低,并伴随发光峰蓝移。丙酮溶液腐蚀的多孔硅表面上,有更多的无辐射复合中心。 采用旋涂法实现多孔硅与P3OT的复合,实验结果表明,多孔硅和P3OT在复合前具有良好的光致发光性能,复合后发生了荧光淬灭,同时多孔硅的表面光电压有很大程度的提高。Ⅰ-Ⅴ特性研究发现,多孔硅与P3OT复合后,很好的改善了Ⅰ-Ⅴ特性。这是由于P3OT的引入在多孔硅表面形成了p-n结,产生了内建电场,使载流子在表面分离,同时,P3OT中的噻吩环具有推电子能力,进一步促进了载流子的有效分离,减少了载流子的复合。 最后,系统研究了多孔硅二维光子晶体的制备。采用光刻和KOH碱腐蚀将多孔硅表面引入规则图案,然后采用电化学方法制备阵列化多孔硅。实验中发现HF浓度、电流密度、反应时间和电解液成分等众多因素对阵列化多孔硅的形貌