低维硅纳米结构的制备及其性能研究-微电子学与固体电子学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档； 允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 低维 Si 半导体纳米材料具有很多特殊的物理和化学性质，在光电子和生物医学领域都有 很大的潜在应用前景，因此，低维 Si 半导体纳米材料成为了科学界的研究热点。在论文中主 要制备和研究了两种低维的 Si 纳米结构，一种是无序的 Si 量子，另一种是有序的 Si 纳米柱。 论文中主要以化学腐蚀方法制备出小尺寸 Si 量子点，通过 TEM、XRD 等测试手段对其 结构和形貌进行表征，TEM 图像表明制备所得的 Si 量子点平均尺寸为 1.7 nm，粒子平均密 度约为 7.52×1011 颗/cm2，XRD 测试表明以化学腐蚀方法制备出的产物主要是不同晶面的 Si 量子点。通过 PL 谱对制备所得的 Si 量子点进行光学性能分析，PL 谱表明 Si 量子的水溶液 在紫蓝光区域表现出强的、稳定的光致发光现象。PL 分析与计算结果表明，Si 量子点的可调 谐蓝光发射特性可归因于量子限制效应模型。 在此基础上以沉积的方法制备出纳米晶 Si 固体薄膜，XPS 分析表明纳米晶 Si 固体薄膜 表面的主要成分是硅元素。通过 PL 谱对制备所得的纳米晶 Si 固体薄膜进行光学性能分析， PL 谱分析表明制备出的纳米晶 Si 固体薄膜在紫蓝光区域可调谐发光，很好的保留了 Si 纳米 颗粒的原有属性，其发光现象也可归因于量子限制模型。 同时还利用纳米胶体晶体刻蚀方法制备出有序的 Si 纳米柱阵列，通过 SEM、AFM 等测 试手段对其结构和形貌进行表征，SEM 和 AFM 图像表明制备所得的有序 Si 纳米柱的平均尺 寸为 120nm。并以此纳米 Si 柱为敏感层制备湿敏传感器，对湿敏传感器的性能研究表明以纳 米 Si 柱为敏感层的湿敏传感器具有较高的灵敏度且响应和恢复时间较短。 关键词: 硅量子点， 光致发光， 量子限制效应， 有序硅纳米柱，传感器 I Abstract Low-dimensional silicon nanomaterials have attracted enough attention due to them have a variety of special properties which make them useful in the area of optoelectronic, and biomedical application. In this paper, we focus on the two low-dimensional silicon nanostructure, one is disordered silicon quantum dots, and the other is ordered silicon nanopillar array. This paper is to study Si-ncs with tunable light emission in blue rang which are fabricated via chemical etching method. TEM images showed that the average diameter of Si quantum dots at 1.7 nm and the particle density is about 7.52×1011 approximately. XRD test shows that product is Si quantum dots. According to the results of a series of measurements, it implies that the tu