Научно-образовательные школы Московского университета

О влиянии концентрации перекиси водорода на свойства нанонитей пористого кремния

Фотоника Наука
Сотрудники НОШ «Фотоника» исследовали влияние концентрации перекиси водорода на структурные и фотолюминесцентные свойства нанонитей пористого кремния.

Нанонити пористого кремния являются перспективным материалом для применения в сенсорике, фотовольтаике и биомедицине. Однако структурные и оптические свойства пористых кремниевых наноструктур чрезвычайно чувствительны к концентрациям химических растворов, используемых при их производстве. В исследовании сотрудников НОШ «Фотоника» пористые нанонити были изготовлены методом металл-стимулированного химического травления высоколегированных пластин кристаллического кремния с удельным сопротивлением <0,005 Ом*см с использованием наночастиц серебра в качестве катализатора. Показано, что структурные и оптические свойства полученных образцов зависят от концентрации перекиси водорода (H2O2), которая в представленных экспериментах варьировалась от 5 до 30%. В результате травления получается двухслойная наноструктура: пористые кремниевые нанонити диаметром 50–200 нм сверху, и пленка пористого кремния снизу. Соотношение толщин этих двух слоев можно регулировать, выбирая необходимую концентрацию перекиси водорода. Пористость образцов, рассчитанная в приближении модели эффективной среды Бруггемана из ИК-спектров отражения образцов, составляла 40–50%. Электронная микроскопия показала наличие большого количества нанокристаллов кремния в объеме пористых нанонитей, которые демонстрировали эффективную фотолюминесценцию в видимой области за счет квантового размерного эффекта. Было показано, что размер нанокристаллов также можно варьировать, изменяя используемую в травлении концентрация перекиси водорода.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда.