畢業(yè)論文Si基發(fā)光材料研究進(jìn)展11

1、硅基發(fā)光材料研究進(jìn)展摘要：硅基發(fā)光材料是實(shí)現(xiàn)光電子集成的關(guān)鍵材料。本文分析了傳統(tǒng)工藝制作的硅基發(fā)光材料存在發(fā)光效率低、發(fā)光性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)目前量子理論、超晶格理論和納米技術(shù)在硅基發(fā)光材料研究進(jìn)展以及多孔硅的實(shí)踐應(yīng)用，并對硅基發(fā)光材料的前景進(jìn)行展望。 關(guān)鍵詞 硅基發(fā)光材料 多孔硅 量子限制效應(yīng)abstract: si-based light emitting material is the key material of optoelectronic integration. this paper analyzes the traditional craft of si-bas

2、ed light emitting that exists the defects, such as the inefficiency and the unsteady property of light emitting, and sums up the current progresses of quantum theory, superlattice theory, nano-scale technology in the si-based light emitting material and the applied of porous silicon. also some prosp

3、ects of si-based light emitting material is mentioned in this parper key words si-based light emitting material porous silicon quantum confinement effect目錄：1 引言（3）2 早期si基發(fā)光材料的研究（3）2.1 缺陷工程（3）2.2 雜質(zhì)發(fā)光（3）2.3 能帶工程（4）2.4 異質(zhì)外延（4）3 發(fā)光多孔硅（4）3.1 多孔硅的制作（4）3.2 多孔硅發(fā)光微觀結(jié)構(gòu)與發(fā)光機(jī)理（5）3.3 多孔硅光致發(fā)光光譜（7）3.4 多孔硅應(yīng)用研究的展望（7

4、）4 硅基發(fā)光材料研究進(jìn)入多孔硅的后續(xù)發(fā)展階段（8）4.1 硅基多孔sic藍(lán)光發(fā)射材料（8）4.2 離子注入硅基sio2 發(fā)光薄膜（9）4.3 硅基低維發(fā)光材料（10）5 結(jié)束語（11）引用文獻(xiàn)（12）1.引言 硅不僅電學(xué)性質(zhì)良好，許多光電性質(zhì)也比較優(yōu)越。但是 ,因?yàn)楣枋情g接帶隙材料 , 發(fā)光效率很低 (在近紅外區(qū)其效率為 ,硅的導(dǎo)帶底不在布里淵區(qū)的中心,而是在 (110) 方 向軸上 0 . 85 () 處 ,所以一共有 6 個(gè)等價(jià)的導(dǎo)帶極小 ,當(dāng)電子從價(jià)帶被激發(fā)至導(dǎo)帶 ,通過與 晶格的相互作用 ,放出聲子 ,弛豫至導(dǎo)帶 ,由于價(jià)帶頂在布里淵區(qū)的中心 ,波矢為零的電子不能直接由導(dǎo)帶底躍遷至價(jià)

5、帶頂發(fā)出光子 ,它只能通過同時(shí)發(fā)射或者吸收一個(gè)聲子 ,間接躍遷 至價(jià)帶頂 ,這種間接躍遷的幾率比直接躍遷的幾率小得多 ,導(dǎo)致其發(fā)光效率非常低。 基于上面硅的所具有的缺點(diǎn)，人們曾經(jīng)想過用可發(fā)光的直接帶隙材料（如砷化鉀）來替代。但是由于無法發(fā)展出一套可以與硅抗衡的平面工藝和集成技術(shù)，在微電子集成和光電子集成方面始終未能取代硅。于是人們把光電子集成基礎(chǔ)材料的希望又轉(zhuǎn)向了硅。本文主要介紹了早期si基發(fā)光材料、發(fā)光多孔硅以及在發(fā)光多孔硅帶動(dòng)下硅基發(fā)光材料的新發(fā)展。2早期si基發(fā)光材料的研究 長期以來，人們在硅基發(fā)光材料研究上作了堅(jiān)韌不拔的努力。 幾乎在硅集成技術(shù)和硅平面工藝發(fā)展的每一個(gè)階段 ,人們都曾運(yùn)

6、用各種工藝技術(shù)來探索硅基發(fā)光材料。下面僅列 舉幾個(gè)主要研究方面 。21缺陷工程缺陷工程的基本思想是在硅單晶中引入光活性缺陷中心 ,它可以由輻照損傷引入 ,也可 以由雜質(zhì)引起某種結(jié)構(gòu)缺陷。 通過這些缺陷中心實(shí)現(xiàn)無聲子躍遷而發(fā)光. 等電子陷阱是一個(gè) 典型例子。 它是在硅中摻入與硅同族 ( a族) 的雜質(zhì) , 如 c , ge , sn 或 pb , 可 形 成 等 電 子 陷 阱 ,它們是輻射復(fù)合中心. 在摻 c 的硅中可觀 測到無聲子躍遷, 但發(fā)光效率很低。有趣的是 ,在非直接帶隙的 gap中摻入等電子陷阱雜質(zhì)氮 ,卻實(shí)現(xiàn)了高效率無聲子復(fù)合 ,制出了高效發(fā)光二極管。2.2 雜質(zhì)發(fā)光 硅中摻入某些

7、雜質(zhì)，可在禁帶內(nèi)引入輻射復(fù)合中心。 一個(gè)典型例子是,硅中摻稀土元素鉺形成發(fā)光中心。 發(fā)光波長為154m ,這正是光纖的低損耗窗,所以倍受重視。 只可惜鉺在硅中的固溶度很低,僅為5 1018cm-2 ,難以獲得強(qiáng)光發(fā)射。 近年來人們用鉺與氧共注入提高了鉺的固溶度。2.3 能帶工程用一種或多種 族元素與硅形成合金 ,改 變其能帶結(jié)構(gòu) ,使豎直躍遷成為可能 ,還可以控 制發(fā)光波長。2.4 異質(zhì)外延利用外延技術(shù) ,在硅襯底上外延生長直接 帶隙材料 ,例如在硅上生長 gaas。 雖然進(jìn)行了 大量研究 ,但始終未能獲得理想結(jié)果。在90 年代之前,人們研制硅基發(fā)光材料,基本上是運(yùn)用硅材料和器件工藝技術(shù),如摻

8、雜、輻照、外延生長和合金技術(shù)等,雖長期努力,卻進(jìn)展不大,只能在低溫下獲得較弱的發(fā)光。 1990年有了一個(gè)突破性進(jìn)展,即是發(fā)光多孔硅的發(fā)現(xiàn)。3 發(fā)光多孔硅 1990年報(bào)導(dǎo):在hf榮溶液中,以單晶為陽極進(jìn)行電化學(xué)腐蝕,表面形成多孔結(jié)構(gòu),即多孔硅。在室溫下可以和較強(qiáng)的可見光。他還指出多孔硅是一種量子線,它的發(fā)光可用二維量子限制效應(yīng)解釋,這是納米材料的小尺寸效應(yīng)之一。光電子集成誘人的應(yīng)用前景,納米材料量子尺寸效應(yīng)的理論興趣,推動(dòng)著多孔硅研究迅速發(fā)展。3.1 多孔硅的制作3.1.1 電化學(xué)腐蝕法電化學(xué)腐蝕法是以單晶硅為材料,以hf 酸為主電解溶液,將難于與hf 酸溶液反應(yīng)的導(dǎo)體碳棒或金屬鉑為陰極,單晶硅

9、為陽極,對溶液進(jìn)行電解,則單晶硅在陽極失去電子被氧化。 硅在陽極氧化過程中,由于在外電場的作用下,正、負(fù)離子沿著電場方向集結(jié)。 所以,在此過程中,單晶體硅片的腐蝕過程是均勻的,它先在硅表面腐蝕一些孔,而對于孔頂和孔的垂直方向腐蝕比較快,而對孔壁的橫向腐蝕比較慢,從而形成了各種類珊瑚狀或海綿狀的多孔硅。3.1.2 光化學(xué)腐蝕法光化學(xué)腐蝕法是把單晶硅片浸泡hf 酸溶液中,再利用適當(dāng)頻率的光波照射在單晶硅片上,產(chǎn)生非平衡載流子,為單晶硅片提供必需的電子和空穴,加速單晶硅和hf 酸的反應(yīng)速度。 該制作方法如果使用頻率太小的入射光,光子能量小于硅的禁帶寬度而無法提供必需的電子- 空穴對,如果使用頻率太大

10、,則單晶硅因?yàn)榇竺娣e吸收而影響電子- 空穴對的產(chǎn)生率。單晶硅片通過適當(dāng)?shù)墓獠ㄕ丈?在hf 酸溶液中溶解,和金屬在酸、堿溶液中腐蝕過程相似,在硅表面的一些雜質(zhì)小區(qū)域內(nèi),產(chǎn)生空穴的區(qū)域?yàn)殛枠O區(qū),產(chǎn)生電子的區(qū)域?yàn)殛帢O區(qū),便可在硅片內(nèi)部形成一個(gè)個(gè)小小短路的電化學(xué)體系。3.1.3 化學(xué)腐蝕法化學(xué)腐蝕法是采用單晶硅片浸入hf 酸和強(qiáng)氧化劑的混合溶液中,在室溫下,它們就可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 該方法使用設(shè)備簡單、操作方便,而且不需要光照條件或者對系統(tǒng)施加電場。 強(qiáng)氧化劑的選擇和溶液的體積配比都會影響到生成物的不同,如果采用溶液的體積配比為：v ( hf 酸) v ( hno3 ) v ( h2o) = 1 1

11、1。 5。那么,硅片便先與強(qiáng)氧化劑發(fā)生如下反應(yīng)： 3si + 4hno3 = 3sio2 + 2h2o + 4no ,生成一層非常緊密的sio2 保護(hù)膜,而sio2 又可以與hf 酸溶液發(fā)生反應(yīng),使得sio2 溶解在hf 酸溶液中,生成可溶于水的h2sif6 ,其反應(yīng)為：sio2 + 6hf = h2sif6 + 2h2o由此可見,當(dāng)有hf 酸的存在,硅表面的sio2 不斷地被破壞,從而導(dǎo)致內(nèi)層的硅又不斷地被hno3 氧化,生成sio2 保護(hù)層,保護(hù)層sio2 又與hf 酸發(fā)生反應(yīng),生成可溶于水的h2sif6 ,如此無限循環(huán)下去,硅片便不斷地被腐蝕掉。 又因?yàn)楣杵桓g的不定向性,在一段時(shí)間內(nèi)

12、,單晶硅便會被腐蝕成多孔狀,形成的便是多孔硅。除了上述三種制作方法以外,還有火花放電、水熱腐蝕法等也可以制作出多孔硅,但是,電化學(xué)腐蝕法仍然是普遍采用的制作方法。3.2 多孔硅發(fā)光微觀結(jié)構(gòu)與發(fā)光機(jī)理3.2.1 多孔硅的微觀結(jié)構(gòu)通過制備方法制備后的硅片表面形成一層多孔的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)很象呈樹枝狀的珊瑚結(jié)構(gòu)或顯海綿狀的多孔結(jié)構(gòu),一般以晶體硅為核心,外吸附以h、o、n、c、f 等元素及各種小分子團(tuán),內(nèi)部孔隙異常豐富,具有很大的表面積與體積比 600 m2 / cm3 。 利用不同的制備條件可以制備幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米, 甚至可達(dá)到上百個(gè)微米厚的多孔硅, 其孔徑大小為1050nm ,硅晶柱尺寸為28n

13、m。 一般認(rèn)為多孔硅由三層結(jié)構(gòu)組成,從上到下分別為: 表面層/ 納米孔洞層,厚度為1m ; 硅柱層,一般厚度為10100m; 硅襯底/ 體硅層。3.2.2 多孔硅的光致發(fā)光機(jī)制現(xiàn)今,人們對多孔硅的發(fā)光機(jī)理提出多種模型進(jìn)行解釋,但由于主觀因素與客觀因素的制約,且多孔硅具有復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì),使得多孔硅發(fā)光機(jī)理仍眾說不一。 其中包括量子限制模型、量子限制- 發(fā)光中心模型、硅氧烯發(fā)光、表面化學(xué)吸附發(fā)光等。 但量子限制模型與量子限制- 發(fā)光中心模型被更多的各國學(xué)者所認(rèn)同。3.2.2.1 量子限制模型該模型是由canham 在1990 年首先提出的,后來,他本人又對該模型進(jìn)行了一些發(fā)展,它的主要內(nèi)容

14、是:多孔硅是由納米量級的硅線(量子線quantum wire)組成的,由于被激發(fā)的電子- 空穴對被限制在納米硅內(nèi)部,將附加一個(gè)量子限制能量,而導(dǎo)致多孔硅發(fā)光能量為1.12 ev + e。 電子-空穴對在納米硅內(nèi)部復(fù)合發(fā)光。如果假設(shè)硅線是平均邊長為l的正方形的橫截面積,那么e 可表示為：，（3-1）其中,為電子與空穴的折合質(zhì)量,電子的有效質(zhì)量為,空穴的有效質(zhì)量為,那么就可以表示為：, (3-2)這只是一個(gè)簡單的表示形式,由式(1) 可知: e 就是由量子限制效應(yīng)增加的帶寬,與l2成反比,也就是硅線l 越小,發(fā)光能量越大,發(fā)光峰藍(lán)移。 該模型提出以后,受到一段時(shí)期的廣泛認(rèn)同,而且許多實(shí)驗(yàn)都證明納米

15、硅粒在發(fā)光中心所起的作用。 但是,隨著研究的深入,這種模型卻難于解釋一些新的現(xiàn)象,遂產(chǎn)生一種新的模型。3.2.2.2 量子限制- 發(fā)光中心模型 6 量子限制- 發(fā)光中心模型又稱為表面態(tài)模型,它是由北京大學(xué)秦國剛教授在1993 年首先提出的,并在1997 - 1998 年加以完善。 該模型的基本觀點(diǎn)是在多孔硅的光致發(fā)光過程中,存在三個(gè)相互競爭的發(fā)光過程: 光激發(fā)和光發(fā)射均發(fā)生在納米硅內(nèi)部(量子限制模型) ;納米硅內(nèi)光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴將能量轉(zhuǎn)移(最有可能是隧穿) 到界面或者包圍納米硅的siox 層中的發(fā)光中心,然后復(fù)合發(fā)光; 氧化硅層內(nèi)發(fā)光中心直接被光激發(fā),然后復(fù)合發(fā)光,發(fā)光情況如圖1所示。

16、在這三個(gè)過程中哪個(gè)占主導(dǎo)地位,取決于多孔硅的氧化情況。一般情況下,過程占主導(dǎo)地位。圖1.多孔硅的三個(gè)競爭過程3. 3 多孔硅光致發(fā)光光譜多孔硅的光致發(fā)光很強(qiáng),它的效率可達(dá)到這一數(shù)量級,而且發(fā)光范圍也很寬,已經(jīng)實(shí)踐了從紅外區(qū)、可見光到達(dá)紫外區(qū)的發(fā)光波段范圍。 多孔硅光致發(fā)光的典型特點(diǎn)是呈帶狀,并且發(fā)光效率比單晶硅高出好幾個(gè)數(shù)量級,發(fā)光的中心波峰高,典型光譜如圖2所示,改變多孔硅的孔隙率便可以調(diào)節(jié)峰值波長圖2.多孔硅光致發(fā)光光譜3.4 多孔硅應(yīng)用研究的展望多孔硅是一種新的多孔結(jié)構(gòu)材料。多孔結(jié)構(gòu)材料是一種跨物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、生物化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)的新的前沿研究領(lǐng)域,例如,在醫(yī)藥方面,將藥物嵌入多孔材

17、料中使藥物緩慢釋放,長時(shí)間均勻地發(fā)揮療效。 在化學(xué)化工中,多孔結(jié)構(gòu)材料或其嵌入相可作為高效率催化劑,多孔材料還可作各種過濾膜等等。 人們研究最多的是分子篩、沸石、多孔玻璃、多孔有機(jī)物等。 而多孔硅作為多孔結(jié)構(gòu)材料中的一個(gè)新成員,為多孔結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域帶來了一股新風(fēng)。 例如將各種染料嵌入多孔硅形成各種發(fā)光材料(可稱其為多孔硅基發(fā)光材料) ,將cds嵌入多孔硅也可形成多孔硅基發(fā)光材料。 c60在室溫下幾乎是不發(fā)光的,近來我們將c60嵌入多孔硅,在室溫下觀察到c60的強(qiáng)發(fā)光譜,這對多孔硅和c60的研究都很重要。多孔硅還打破了單晶硅難以實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)光的禁錮,實(shí)現(xiàn)了有效的硅基可見光光電器件,將它和成熟的

18、硅大規(guī)模、超大規(guī)模集成工藝相結(jié)合,就可以實(shí)現(xiàn)全硅光電子集成,這無疑會對未來的光通信和光電子計(jì)算機(jī)的建立產(chǎn)生革命性的影響。 事實(shí)上,在多孔硅的光電子集成方面已有了突破性進(jìn)展。 1996 年hirschman 等報(bào)道了將多孔硅發(fā)光器件與硅基微電子器件集成在一塊芯片上的研究進(jìn)展,這是利用多孔硅實(shí)現(xiàn)光電子集成的首例實(shí)驗(yàn),其意義在于明確地表明在技術(shù)上多孔硅的光電子集成是可行的。多孔硅室溫下高效、多色的光致、電致發(fā)光特點(diǎn),使其在顯示技術(shù)和超高速處理技術(shù)中的應(yīng)用有很大潛力。 利用多孔硅的光學(xué)性能,可以制作出光電、電光轉(zhuǎn)換器件,應(yīng)用于衛(wèi)星的太陽能板及環(huán)境傳感器等多種設(shè)備;用多孔硅制成的發(fā)光二極管和激光器(多孔

19、硅鑲嵌激光染料、pavesi 等在納米硅/ 氧化層界面實(shí)現(xiàn)光放大為發(fā)展激光器指明了一條可行途徑) 可用在數(shù)字電路中,用光子代替電子傳輸信號,使得運(yùn)算速度大大提高;多孔硅還可以做成光敏、濕敏、氣敏元件。 此外,多孔硅還可以應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域:現(xiàn)在已制成一種混雜硅芯片,包含單晶硅層、多孔硅層和羥基磷灰石層,具有生物相容性,它用羥基磷灰石層附于多孔硅之上,作為單晶硅和生物體之間的橋梁,克服了單晶硅不具有生物相容性的缺點(diǎn),使生物體能容納而且能傳遞信息給硅元件。 從某種角度來看,多孔硅也可以稱為一種新型的生物材料。4 硅基發(fā)光材料研究進(jìn)入多孔硅的后續(xù)發(fā)展階段 發(fā)光多孔硅出現(xiàn)之前是硅基發(fā)光材料研究的早期階段,

20、由于理論概念和工藝技術(shù)的限制,進(jìn)展不是很顯著。 自發(fā)光多孔硅出現(xiàn)后,硅基發(fā)光材料進(jìn)入了一個(gè)新階段,即利用納米尺寸材料的量子限制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)硅基材料發(fā)光。 此后人們找到了一條明確的途徑,利用納米尺寸的量子限制效應(yīng)去探尋與開發(fā)硅基發(fā)光材料4.1硅基多孔sic藍(lán)光發(fā)射材料 藍(lán)光發(fā)光材料是當(dāng)今研究熱潮, 而且在gan 和sic 藍(lán)光發(fā)射研究方面取得了重大進(jìn)展,并逐步形成產(chǎn)業(yè)。 但它們都不是硅基材料,不能直接用于光電子集成。 多孔硅發(fā)光波長主要集中于紅- 黃范圍,難以獲得藍(lán)光。 文獻(xiàn)將碳注入硅形成-sic 薄層。-sic 帶隙為2.2ev ,屬非直接帶隙材料,發(fā)光很弱。 用電化學(xué)方法將其多孔化,形成納米si

21、c ,由于量子限制效應(yīng), 可以得到高亮度、高穩(wěn)定的藍(lán)光(460nm) 發(fā)射。 圖3 給出的是多孔sic 的pl譜圖中除了給出多孔sic 的藍(lán)光譜,還給出了多孔硅的pl譜作為比較。 多孔sic 的重要性在于,這是一種新的硅基發(fā)光材料,也是一種獲得藍(lán)光發(fā)射材料的新方法。待添加的隱藏文字內(nèi)容2圖3 多孔sic光致發(fā)光譜（a） 多孔sic藍(lán)光發(fā)射譜（b） 多孔硅光致發(fā)光譜4.2離子注入硅基sio2 發(fā)光薄膜 硅單晶襯底上生長sio2 ,經(jīng)si 離子注入和適當(dāng)?shù)耐嘶鹂梢垣@得三基色（藍(lán)、黃、紅）波長的發(fā)光,其發(fā)光強(qiáng)度可與多孔硅相比擬。 其pl譜示于圖4。藍(lán)光譜波長為460nm ,它是由氧空位缺陷發(fā)光。 黃

22、光峰也是由缺陷引起。 而紅光峰則是由注入的過剩si 聚集成納米晶粒, 因量子限制效應(yīng)而發(fā)光。 離子注入 sio2發(fā)光 ,其意義在于, 圖4 si離子注入sio2光致發(fā)光譜首先在一種材料上可獲得紅、黃、藍(lán)全部三種基色,為全色固態(tài)顯示提供了可能,其次,揚(yáng)棄了多孔結(jié)構(gòu)和電化學(xué)工藝,在工藝上完全與硅平面工藝相容。4.3 硅基低維發(fā)光材料在發(fā)光多孔硅的研究實(shí)踐下，硅基低維發(fā)光材料也受到重視并總結(jié)了硅基低維發(fā)光材料必須具備三個(gè)基本條件：在硅基上形成穩(wěn)定低維結(jié)構(gòu) 在低維結(jié)構(gòu)周邊可以建立起量子限制勢壘量子限制后能獲得所需要的發(fā)光波長、并具有較高的發(fā)光效率。依照以上三個(gè)原則，人們在硅基上用各種方法制備了零維（量

23、子點(diǎn)），一維（量子線）和二維（量子阱，超晶格）的發(fā)光材料。 4.3.1 硅量子點(diǎn)（線）陣列 在硅襯底上直接制備空間有序排列的納米尺寸的量子點(diǎn)或線。 量子點(diǎn)陣列研究的主要目標(biāo)是量子器件和單電子器件等,它同時(shí)又是量子發(fā)光材料。 從發(fā)光材料角度看,量子點(diǎn)空間有序的排列為光學(xué)研究提供某些機(jī)會,并且為量子器件和光電子器件結(jié)合提供可能,但是它的發(fā)光效率是低的。4.3.2 硅基量子阱和超晶格發(fā)光材料 理論上曾預(yù)言,在鍺- 硅超晶格中,可能得到準(zhǔn)直接帶隙材料,但實(shí)驗(yàn)上尚沒有獲得較理想的光發(fā)射。 另一種材料結(jié)構(gòu)是將合金量子點(diǎn)嵌入體硅中,硅較寬的帶隙對鍺- 硅合金較窄的帶隙起到量子限制作用,低溫下可以得到近紅外發(fā)

24、射光譜。 由于兩者的帶隙差別不大,量子限制效應(yīng)是較弱的。 所以只能在低溫下發(fā)光,且發(fā)光強(qiáng)度較弱。 納米硅/ 非晶硅超晶格發(fā)光材料是一種硅基多層結(jié)構(gòu)一維量子限制發(fā)光材料,發(fā)光波長在紅- 黃光波段,性質(zhì)穩(wěn)定。 其發(fā)光體是納米硅層,可以改變該層的厚度獲得不同的發(fā)光波長。 這種材料也揚(yáng)棄了多孔結(jié)構(gòu)和電化學(xué)工藝,而且不需任何后處理。 另一種類似結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料是納米硅/ 氮化硅多層材料,帶隙的氮化硅提供了更強(qiáng)的量子限制勢壘,使發(fā)光效率提高。 以上列舉了目前受到重視的硅基發(fā)光材料。 它們的共同特點(diǎn)之一,是利用量子限制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)光。 多孔sic ,注硅sio2 ,硅量子點(diǎn)和嵌入式 量子阱都是三維量子限制發(fā)光材

25、料,當(dāng)然注硅sio2 還利用了缺陷發(fā)光。 量子線陣列是二維限制發(fā)光材料,而ge-si 超晶格和納米硅/ 非晶硅則是用一維量子限制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)光。 利用量子限制效應(yīng)設(shè)計(jì)發(fā)光材料結(jié)構(gòu),是多孔硅之后硅基發(fā)光材料發(fā)展的主流。5 .結(jié)論綜上所述，在硅基發(fā)光材料發(fā)展的早期，由于硅是間隙發(fā)光材料，使硅基發(fā)光材料的發(fā)展存在一度的困惑。但是隨著量子理論、超晶格理論和納米技術(shù)的發(fā)展以及多孔硅的實(shí)踐應(yīng)用，人們在低維以及多維的硅基發(fā)光材料實(shí)現(xiàn)了諸多突破。由于多孔硅啟示，引發(fā)硅基發(fā)光材料研究仍在發(fā)展，并可以歸為三個(gè)主要發(fā)展方向：完善多孔硅、實(shí)現(xiàn)光電子集成；研究多種硅基低維材料，從中擇優(yōu)發(fā)展；在新的條件下繼續(xù)硅的體材料（三維）發(fā)光改性研究。在硅基發(fā)光材料進(jìn)入新的研究應(yīng)用階段，即量子限制效應(yīng)的硅基發(fā)光材料研究應(yīng)用階段，與之集成的恐怕已不是傳統(tǒng)的微電子學(xué)而是采用了量子化器件的微電子學(xué)。致謝語 很榮幸能在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)中得到任志山老師的指導(dǎo)，在此感謝任老師的認(rèn)真指導(dǎo)，在學(xué)習(xí)和交流中我更體會了任老師對待學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)和對學(xué)生真誠的態(tài)度，這是我以后求學(xué)生涯一份寶貴的財(cái)富，再一次感謝任志山老師的指導(dǎo)。引用文獻(xiàn)1 黃昆.固體物理，半導(dǎo)體電子論.高等教育出版社.