畢業(yè)論文Si基發(fā)光材料研究進(jìn)展.doc

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-based 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 prospects 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 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)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)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,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 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),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28nm。 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。 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,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SiC ,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。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)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.2