纳米硅发光材料

1995年，希腊科学家AGNassiopuoulos等人。使用高分辨率紫外线摄影，各向异性反应离子蚀刻和高温氧化后处理工艺，首先在硅平面上跟踪尺寸小于20纳米的硅柱和硅线。
观察到表面结构类似于多孔硅的表面结构。如果氢氟酸蚀刻掉表面上的氧化物层，则光激发现象消失。
所有这些都再次雄辩地验证了表面重组中心的量子约束效应和光激发机制模型。同年，德国科学家TWHWang和其他人使用扫描通道显微镜将硅平面上划线的硅线宽度减小到5 nm，这使得将现代先进的光刻技术应用于全硅光电子集成技术成为可能。
目前，纳米硅基材料的光激发，尤其是电致发光的效率和发光强度仍然相对较低。全硅型光电集成工艺技术尚不成熟，但自1990年以来，人们发现了多孔硅发光现象引起的全球轰动效应。
从那时起，纳米硅基发光材料一直是材料科学研究的热门话题。在研究这些材料和装置方面取得了重大进展。
到目前为止，研究热潮仍处于上升趋势。我们认为，纳米硅基材料发光机理的研究将从对当前共识的定性理解发展到建立能够进行定量或半定量模拟计算的严格机制模型，并建立成熟的应用。
现代先进的硅平面工艺技术。全硅型光电集成工艺技术。
在不久的将来，这种跨世纪的发光材料和集成设备将应用于各个领域并进入数千户家庭。 （1）通过改变富硅量，退火条件等来控制氧化硅中硅纳米晶体的尺寸和密度。
文献认为，硅纳米晶体出现的临界温度为1000℃，我们通过实验确定纳米晶体的临界退火温度为900℃。 （2）首次观察到Au /（Ge / SiO2）超晶格/ p-Si结构的电致发光。
右图显示了四周期Ge / SiO2超晶格的高分辨率电子显微照片。亮线为SiO2，厚度为2.0nm，Ge层的厚度为2.4nm。
（3）采用磁控溅射法在硅衬底上生长纳米SiO2 / Si / SiO2双势垒（NDB）单阱夹层结构。首次实现了Au / NDB / p-Si结构的可见电致发光。
发现电致发光的峰值位置和强度与纳米硅层的厚度（W）的变化同步振荡。进一步的实验和分析证明振荡周期等于1/2载波的德布罗意波长。
（4）首次，基于通过磁控溅射生长的SiO 2：Si：Er膜，实现波长为1.54μm的Er电致发光（光通信窗口）。 （5）在热处理的ITO /天然氧化硅/ p-Si中首次获得低阈值电压的360nm紫外电致发光是已报道的最短波长的硅基电致发光。
纳米硅结构实现了从近紫外到近红外（包括1.54和1.62μm）的光致发光和在正向或反向偏压下的低阈值电压电致发光，并提出了广泛支持的光。发光和电致发光模型为最终实现硅基光电子集成提供了基础。
它具有重要的科学意义和巨大的应用前景。