硅纳米孔柱阵列的结构和光学特性研究

• 作者: 孙新瑞 富笑男 李新建 许海军
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 硅纳米孔柱阵列 光学特性 电子结构 水热腐蚀
• 年，卷（期）: 2005,（5）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 2352-2357
• 页数: 6页
• 分类号: O4
• 字数: 4023字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1000-3290.2005.05.071

摘要

采用水热腐蚀技术在单晶硅衬底上制备出一种新的硅微米/纳米结构复合体系--硅纳米孔柱阵列(Si-NPA),并对其表面形貌、结构及光学特性进行研究.Si-NPA的结构复合性体现为在微米和纳米两个尺度上形成了三个分明的结构层次,即微米尺度的硅柱阵列结构、硅柱上的纳米多孔结构以及组成孔壁的硅纳米晶粒.积分光反射谱和荧光光谱测试表明,Si-NPA具有良好的光吸收和光致发光特性.依据Si-NPA积分反射谱的实验数据,采用Kramers-Kronig变换关系计算得到了Si-NPA的复折射率和复介电函数、吸收系数等光学常数,并由此讨论了Si-NPA相对于单晶硅的光学特性发生显著变化的原因.最后,通过分析Si-NPA的光吸收系数与入射光子能量之间的关系,揭示出Si-NPA具有直接带隙半导体的电子结构特征,而且理论计算得到的Si-NPA的带隙能与其光致发光谱的峰位能很好符合.