发光物理学 课件 第2、3章 半导体理论、 光致发光.ppt

硅材料的物理化学性质

——化学性质硅在高温下能与氯、氧、水蒸气等作用，生成四氯化硅、二氧化硅。硅不溶于HCl，H2SO4，HNO3以及王水（3HCl+1HNO3），硅与HF可以发生反应，但反应速度比较缓慢。硅材料的物理化学性质

——化学性质硅和硝酸、氢氟酸的混合液起作用它利用浓HNO3的强氧化作用。使硅表面生成一层SiO2，另一方面利用HF的络合作用，HF能与SiO2反应生成可溶性的六氟硅酸络合物H2[SiF6]。硅能与碱相互作用生成相应的硅酸盐。硅能与Cu+2,Pb+2,Ag+,Hg+2等金属离子发生置换反应。硅能溶解在熔融的铝、金、银、锡和铅等金属之中，形成合金。硅和这些金属的量可在一定范围内变化。在高温下，硅与镁、钙、铜、铁、铂和铋等金属能形成具有一定组成的硅化物。硅材料的物理化学性质

——参数的测量导电类型的检测方法（冷热探针法）：导电类型是指半导体中多数载流子的类型。用两根温度不同的探针与半导体接触时，热探针处的半导体由于温度升高使半导体内载流子的速度和浓度都将增加，并由热接触点扩散到冷接触点。如果半导体是N型的，多数载流子为电子，扩散的结果使热接触点比冷接触点缺少电子，而冷接触点有过多电子，即热接触点比冷接触点有较高的正电势。对于P型半导体，热探针处的空穴浓度和速度增大，并向冷探针方向扩散，热探针处缺少空穴，冷探针处有过剩的空穴。因此，在冷探针处有较高的正电势。因此，根据冷热探针之间的电势方向可以确定半导体材料的导电类型。硅材料的物理化学性质

——参数的测量电阻率的测量（直流四探针法）：用四根探针等距离沿一直线与被测样品压触，从外侧一对探针通以恒定的直流电流，由中间两根探针测量该电流所产生的电位差。再由下式求出电阻率：其中C为探针常数测试原理：

当四根金属探针排成一条直线，并以一定压力压在半导体材料上时，在1,4两根探针间通过电流Ｉ，则2,3探针间产生电位差Ｖ（如图所示）。

根据公可计算出材料的电阻率：其中，C为四探针的探针系数（cm），它的大小取决于四根探针的排列方法和针距。硅材料的物理化学性质

——参数的测量高频光电导衰退法测量少数载流子寿命在光激发下，样品电导发生变化，这时流过样品的电流也随着发生变化。光照停止后，非平衡载流子不会永久地存在下去，随时间逐渐减少消失。取样电阻两端的电压就反映了流过样品电流的变化，而得到光电导衰退曲线。硅材料的物理化学性质

——参数的测量晶向的测定利用择优腐蚀使晶体的解理面充分暴露并形成腐蚀坑，用一束平行光束垂直地照射到被测表面，在光屏上就可以看到从腐蚀小平面反射回来的特征反射图象，根据图象可以确定晶体的晶向。典型的特征光图见下图：第三章光致发光§3.1光致发光主要特征及一般规律§3.2发光材料的制备工艺及其原理§3.3聚集诱导发光及其原理§3.4光致发光材料及其应用§3.4.1长余辉材料§3.4.2灯用荧光材料§3.4.3上转换发光材料发光概念/内涵用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。是指激发波长落在从紫外到近红外这个范围内的发光。光致发光概念/内涵：§3.1光致发光主要特征及一般规律发光材料对光的吸收遵循：I(λ)=I0(λ)e-kλx一、吸收光谱吸收光谱：kλ随波长（或频率）的变化。当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收，吸收多少，显然是重要的。I0(λ)——初始强度；I(λ)——光通过厚度x后的强度kλ——吸收系数（不依赖光强、但随波长变化而变化）发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。二、反射光谱反射光谱是指反射率Rλ随波长（或频率）的变化。反射率是指反射光的总量（粉末，指漫反射）和入射光的总量之比。是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长（或频率）的变化。横轴代表所用的激发光波长，纵轴代表发光的强弱。三、激发光谱内涵：激发光谱反映不同波长的光激发材料的效果。表示对发