[發明專利]一種多孔硅基復合發光材料

在審

• 申請號: 201410200940.5
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN105087001A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 鄧列征;劉麗媛;崔榮榮;田文明;楊何平
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C09K11/59
• 分類號: C09K11/59;B32B5/22;B32B27/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及在發光材料領域應用的多孔硅基復合發光材料，屬于發光材料和復合材料技術領域。

背景技術

自從1990年首次觀察到多孔硅光致發光現象(Appl.Phys.Lett.,57:1046,1990)以來，世界范圍內掀起了一股多孔硅研究的熱潮。在眾多的多孔硅研究中，多孔硅發光的應用研究一直是一個被集中關注的熱門課題，這是因為多孔硅具有成為硅基光電集成的基礎材料潛力，而硅基光電集成被認為是接替當代硅基電子集成的下一代集成。但多孔硅的一個顯著缺點即發光不穩定成了其走向應用的首要障礙。

為克服這這一缺點，人們已經嘗試了各種辦法，主要包括：改進制備條件和流程、對新制備的樣品進行后處理(表面鈍化、退火、陰極還原、快速熱氧化等)。這些方法能在一定程度上提高多孔硅的發光穩定性，但效果有限。

除了發光不穩定的缺點外，多孔硅還因為機械強度低而具有易碎裂的缺點，這是其走向應用的第二個障礙。

發明內容

本發明的目的是提供多孔硅基復合發光材料來克服多孔硅的發光不穩定和易碎裂的這兩個缺點，使多孔硅能作為一種發光材料而走向實際應用。

為此，本發明的多孔硅基復合發光材料具有如下特征：至少由多孔硅材料和防護材料兩種材料復合而成，多孔硅材料通過夾在防護材料中的方式或通過與防護材料均勻混合的方式形成復合材料，在前一方式中，復合材料分為三層，多孔硅材料為中間層，兩層防護材料層夾多孔硅材料層形成三合板型復合材料，在后一方式中，顆粒狀多孔硅材料與防護材料均勻混合形成多孔硅顆粒均勻分布并包裹在防護材料中的均布型復合材料；在復合材料中防護材料與多孔硅材料的質量比在10^-2－10³之間。

本發明所述的多孔硅材料是指在200nm－550nm光照射下可產生550nm－850nm光致發光、密布平均孔徑為2nm－200nm(優選5nm－50nm)的多孔結構、孔隙率為40％－90％(優選60％－80％)、最短維度在1000μm以下、純度大于95％的單質多孔硅片或多孔硅顆粒；所述平均孔徑和孔隙率是指用掃描電子顯微鏡(以下簡稱SEM)方法測量得到的平均孔徑和孔隙率。

多孔硅片或多孔硅顆粒的最短維度的定義如下：如果某個空心長方體正好能將一塊多孔硅片或一顆多孔硅顆粒裝入，則該長方體的長、寬、高三者中的最短者就是該多孔硅片或多孔硅顆粒的最短維度；如果是卷曲的多孔片，則需要將其攤平后進行度量。

本發明所述的SEM方法測量平均孔徑和孔隙率的步驟如下：

步驟1.用SEM拍攝得到多孔硅片或多孔硅顆粒的表面圖像，假定圖像所對應的掃描區域面積為S，圖像中的孔道數為N；

步驟2.將圖像打印到一張白紙上，將圖像邊緣外的空白裁剪掉，僅留下圖像，稱量得到圖像的質量為m₁；

步驟3.用刀具將圖像中的孔道全部裁剪下來并收集稱重，得到全部孔道所對應的紙片質量為m₂；

步驟4.根據m₁和m₂計算得出孔隙率φ，計算公式為

φ=m2m1---(1)]]>

步驟5.再根據S、N和φ計算得出平均孔徑D_m，由于圖像中的全部孔面積為φ·S，將N個具有不同孔徑的孔折算成N個具有一樣孔徑D_m的孔，則有