多孔硅的特性研究及一維多孔硅光子晶體的制備

趙楊

摘 ? ?要：本文主要對P型單晶硅片進行電化學刻蝕，通過改變電流密度和腐蝕時間來控制多孔硅的孔隙度及多孔層厚度。實驗結(jié)果表明，隨著腐蝕時間與電流密度的增加，多孔硅的孔隙度逐漸增大，多孔層厚度逐漸增加。采用電流-時間調(diào)制，制備出一維多孔硅光子晶體，通過掃描電子顯微鏡測試其形貌。

關(guān)鍵詞：多孔硅;電化學腐蝕;孔隙度;多孔層厚度;一維多孔硅光子晶體

中圖分類號：TN304 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0267-02

引 言

21世紀將是光子時代，光子學與以光子物質(zhì)為基礎(chǔ)的光子材料的發(fā)展將極大地加快了人類邁入光子時代的步伐。光子晶體自誕生以來，各種光子器件及其光路集成可以用來控制光子行為，是開發(fā)新一代光子器件領(lǐng)域中最有前途的新型光子材料之一[1]。多孔硅是一種有著巨大比表面積的納米硅基材料，具有折射率調(diào)制范圍廣的特點。由于其具有很高的化學活性，是一種極具應(yīng)用價值的新材料。

一維多孔硅光子晶體是指多孔硅的折射率發(fā)生周期性變化的光子晶體，是一種多層的多孔硅結(jié)構(gòu)。目前，許多報道都集中于采用電化學方法來制備多層多孔硅結(jié)構(gòu)[2～3]。而電化學陽極氧化法制備一維多孔硅光子晶體是在硅襯底上制作出不同孔隙度周期交替性變換的多層多孔硅薄膜結(jié)構(gòu)，從而得到了由兩個不同的折射率周期性交替變換的多層多孔硅所構(gòu)成的光子晶體結(jié)構(gòu)。通過證實，采用該方法制備出來的光子晶體結(jié)構(gòu)在性能上完全可以與傳統(tǒng)的光學多層膜結(jié)構(gòu)相媲美，現(xiàn)己引起了國內(nèi)外眾多學者的廣泛關(guān)注。……