方案，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0031] 实施例1 :
[0032] 本实施例中，采用（100)晶向的p型直拉单晶硅片，硅片单面抛光、电阻率P= 0. 001~0. 01 Q. cm，使用的铒可溶化合物是氯化铒六水合物溶于酒精得到的，热处理条件 是第一段先加热到900°C并保温4min，气氛为0 2;第二段继续加热到1200°C并保温3min，气 氛为Ar。
[0033] 具体制备方法如下：
[0034] (1)对硅片进行标准的RCA清洗，在氢氟酸中漂洗之后，于硅片背面丝网印刷铝 浆。将刷了铝浆的硅片放于快速热处理炉中进行烧结，烧结温度为700°C，时间为50s，气氛 为氩气。经过烧结之后，铝与硅片形成欧姆接触，从而具有了良好的导电性。
[0035] (2)将硅片放入多孔硅电化学腐蚀机中。硅片背面置于腐蚀机的阳极上，并通过 橡胶圈密封。腐蚀机的阴极为一足够大的Mo电极。硅片抛光面与Mo电极相对平行放置， 两者间距1.5cm。电解液为无水乙醇与浓度为40%的氢氟酸按体积比1:1配置。腐蚀过程 中，对硅片抛光面施以光照。腐蚀过程结束后，将样品取出置于盐酸/氢氟酸混合溶液中以 去除铝背电极。然后用去离子水反复清洗，之后在室温下干燥。
[0036] 为证实多孔硅确实起到敏化硅酸铒发光的作用，分别在较低电流密度（13. 2mA/ cm2)和较高电流密度（44. ImA/cm2)下各腐蚀lOmin，且命名为样品S12和S13。
[0037] (3)取氯化铒六水合物置于酒精之中，搅拌使之溶解，得到浓度为0. 10g/ml的氯 化铒溶液。我们将溶液旋涂于腐蚀后的多孔硅表面，转速设定为2000r/min，时间为lmin。 旋涂后将样品置于80°C烘箱中干燥半小时。然后，将旋涂有氯化铒的多孔硅放于快速热处 理炉中进行热处理。
[0038] (4)将热处理后得到的S13样品做XRD测试，证实的确生成了硅酸铒，且XRD结果 显示样品中的硅酸铒主要为Er2Si207相，如图1(a)所示。有敏化效果的硅酸铒微观结构如 图1(b)所示，电化学腐蚀得到了纳米硅柱，旋涂ErCl3后再热处理，得到的样品由纳米硅柱 (核）表面包覆一层硅酸铒（壳）组成，类似核壳结构。
[0039] 样品S12和S13的1540nm处的激发谱如图2(a)所示，可以看到激发谱是一个很 宽泛的谱峰，在此基底上分布着铒离子的共振吸收峰。通过比较激发谱基底与铒离子共振 吸收峰的相对强度，可以看出样品中的铒离子可以被有效的敏化激发。这也证实了在多孔 硅上复合生成的硅酸铒可以被有效敏化。其发射谱如图2(b)所示，可以看出腐蚀电流密度 大的样品S13上得到的硅酸铒发光强度更大。
[0040] 实施例2 :
[0041] 本实施例中，多孔硅上制备有敏化效果的硅酸铒仍采用（100)晶向的p型直拉单 晶硅片，硅片单面抛光、电阻率P = 0. 001~0. 01 cm，使用的铒可溶化合物是氯化铒六 水合物溶于酒精得到的，热处理条件是第一段先加热到900°C并保温4min，气氛为02;第二 段继续加热到1200°C并保温3min，气氛为Ar。
[0042] 具体制备方法如下（和实施例1类似）：
[0043] (1)对硅片进行标准的RCA清洗，在氢氟酸中漂洗之后，于硅片背面丝网印刷铝 浆。将刷了铝浆的硅片放于快速热处理炉中进行烧结，烧结温度为700°C，时间为50s，气 氛为氩气。经过烧结之后，铝与硅片形成欧姆接触。
[0044] (2)将硅片放入多孔硅电化学腐蚀机中进行腐蚀。腐蚀过程参数和S13样品一致。 腐蚀过程结束后，将样品取出置于盐酸/氢氟酸混合溶液中以去除铝背电极。然后用去离 子水反复清洗，之后在室温下干燥。
[0045] (3)为证实这种方法制备的硅酸铒不会发生浓度猝灭现象，改变氯化铒溶液的浓 度，研宄其对发光的影响。氯化铒溶液浓度分别为〇. 020、0. 060、0. 10、0. 14及2. Og/ml，分 别记为样品S14、S15、S16、S17及S18。图3是325nm非共振激发光激发下铒离子的荧光谱， 可以看到随氯化铒溶液的浓度升高，发光强度先逐渐升高；当溶液浓度超过0. l〇g/ml后， 继续增加溶液浓度并不会使荧光强度得到相对应的提高。但这并能归于浓度猝灭，测试了 不同样品中铒离子发光的荧光衰减曲线，通过对曲线进行扩展指数拟合，得到各样品中铒 的发光寿命，如表1所见，铒离子寿命变化很小，故而可以排除浓度淬灭效应的影响。
[0046] 表 1
[0047]
【主权项】
1. 一种具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 将铒可溶化合物溶解于溶剂中得到的溶液旋涂于多孔硅表面，烘干后，依次经两步热 处理得到所述的具有敏化效果的硅酸铒。
2. 根据权利要求1所述的具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特征在于，所述的铒 可溶化合物选自氯化铒、硝酸铒或硫酸铒。
3. 根据权利要求1或2任一权利要求所述的具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特 征在于，所述溶液的浓度为0.OOl~3g/mL。
4. 根据权利要求3所述的具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特征在于，所述溶液 的浓度为〇? 1~〇? 14g/mL。
5. 根据权利要求1所述的具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特征在于，所述多孔 硅的制备过程如下： 将电阻率P= 0. 001~1000D.cm的硅片清洗后放入腐蚀液中，3~80mA/cm2的电流 密度下，通电流20s~2h得到多孔硅； 所述的腐蚀液为氢氟酸和乙醇的混合液，氢氟酸和乙醇的体积比=〇. 5~2。
6. 根据权利要求5所述的具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特征在于，电流密度 为 20 ~50mA/cm2。
7. 根据权利要求1所述的具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，其特征在于，所述的两 步热处理具体为： 先加热至700~1000°C，保温1~60min，气氛为O2;再继续加热到1100~1400°C，并 保温1~60min，气氛为Ar。
8. -种根据权利要求1~7任一权利要求所述的制备方法得到的具有敏化效果的硅酸 铒，其特征在于，所述的具有敏化效果的硅酸铒为由纳米硅柱及包覆在纳米硅柱表面的单 层硅酸铒组成的核壳结构。
9. 一种根据权利要求8所述的具有敏化效果的硅酸铒在光电领域的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种具有敏化效果的硅酸铒的制备方法，将铒可溶化合物溶解于溶剂中得到的溶液旋涂于多孔硅表面，直至旋涂量达到4.44×10-3～8.89×10-2ml/cm2，烘干后，依次经两步热处理得到具有敏化效果的硅酸铒。制备得到的硅酸铒为由纳米硅柱及包覆在纳米硅柱表面的单层硅酸铒组成的核壳结构，有较好的敏化效果，在非共振激发光下仍有较好发光，可应用于硅基光电集成和光通信等领域。
【IPC分类】C09K11-79, C01B33-20
【公开号】CN104787773
【申请号】CN201510157516
【发明人】李东升, 沈浩, 徐凌波, 杨德仁
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月3日