为了研究硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光特性,通过电化学阳极氧化法制备了多孔硅样品,然后用脉冲激光沉积的方法在其上沉积硫化锌薄膜,测量了硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光谱,并对其进行了详细的理论分析和实验验证。结果表明,在不同的激发波长(340nm,360nm,390nm)下,硫化锌/多孔硅复合体系的光致发光谱不同,硫化锌和多孔硅发光的相对(蓝/红)积分强度比值也不同;硫化锌薄膜的生长温度不同(100℃,250℃,350℃)时,硫化锌/多孔硅复合体系的发光不同,随着生长温度的升高,复合体系的发光谱中,硫化锌的发光增强而多孔硅的发光减弱;衬底多孔硅的制备电流密度不同(3mA/cm2,9mA/cm2,11mA/cm2)时,硫化锌/多孔硅复合体系的发光也有着不同的特点。在适当的多孔硅制备电流密度条件下,把硫化锌的发光与多孔硅的发光叠加,得到了可见光区较宽的光致发光谱带(450nm~700nm),呈现较强的白光发射,这一结果为白光二极管的实现开辟了一条新的捷径。

为了研究衬底多孔硅(PS)的孔隙对硫化锌/多孔硅(ZnS/PS)复合体系的光学性能和电学性质的影响,采用脉冲激光沉积方法在不同孔隙度的PS衬底上沉积了硫化锌薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计和Ⅰ-Ⅴ特性曲线分别研究了PS衬底上ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌和ZnS/PS复合体系的光学和电学性质。结果表明,沉积的ZnS薄膜呈立方相晶体结构,沿β-ZnS(111)晶向择优取向生长。随着衬底PS孔隙的增多,ZnS薄膜衍射峰的强度减小,且薄膜表面出现一些空洞和裂缝;在ZnS/PS复合体系的光致发光谱中,PS的发光相对于未沉积ZnS薄膜的PS有所蓝移,随着PS孔隙的增多,该蓝移量增大,而且在光谱中间550nm左右出现了一个新的绿光发射,归因于ZnS的缺陷中心发光。ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,整个ZnS/PS复合体系呈现出较强的白光发射。ZnS/PS异质结的Ⅰ-Ⅴ特性曲线呈现出与普通二极管相似的整流特性,在正向偏置下,电流密度较大,电压降较低;在反向偏置下,电流密度接近于0。随着衬底PS孔隙的增多,正向电流增大。该项研究结果为固态白光发射器件的实现奠定了基础。