【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多孔半导体材料，特别是硅，但不排除其它半导体材料，并涉及制造这种材料的方法以及含有这种材料的器件。随着室温下从多孔硅发出可见光这一现象的发现，近年来人们对它已产生了极大的兴趣并开始了大量的研究和开发工作。在科学文献以及专利应用方面已有相当多的内容发表。这一点从例如材料研究协会的1992年秋季会议就可看出，从1992年11月30日到12月4日召开的这次会议题目为“微晶半导体·材料科学和器件”。公开号为WO 91/09420的国际专利申请号PCT/GB 90/01901与通过其所带的硅量子线而具有发光特性的多孔硅有关。因为体(即非多孔)硅具有间接禁带结构，其发光效率非常低。带硅量子线的高度多孔的硅有高得多的发光效率，并且所发出的光波长更短。发光与组成多孔硅的量子线中的带电载流子的量子限制有关。实验表明多孔硅的发光特性既随孔隙率的提高又随制造多孔硅所用的最初P型体硅起始材料的电阻率的提高而改善。但是，用传统方法制造的多孔硅的结构特性会既随孔隙率的提高又随起始材料电阻率的提高而变坏。在Appl.Phys.Lett Vol 60(18)，pages 22...
【技术保护点】
1.至少部分结晶的多孔半导体材料(12)，其特征在于该半导体材
料具有重量测定超过90％的孔隙率并且用放大倍数为7,000的扫描电子
显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。
【技术特征摘要】
1993.12.06 GB 9324963.9; 1994.09.12 GB 9418341.51.至少部分结晶的多孔半导体材料(12)，其特征在于该半导体材料具有重量测定超过90％的孔隙率并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。2.根据权利要求1的材料，其特征在于多孔半导体材料(12)是多孔硅材料。3.根据权利要求2的材料，其特征在于该材料是至少80％结晶的。4.根据权利要求3的材料，其特征在于该材料具有在10％内不变的厚度。5.根据权利要求2的材料，其特征在于该材料含有直径小于4nm的硅量子线。6.根据权利要求5的材料，其特征在于至少90％体积的该材料由一个硅量子线的网状结构构成并且至少50％的上述量子线直径小于4nm。7.根据权利要求2的材料，其特征在于该材料具有一种连到一个具有相同晶体结构的非多孔的晶体硅衬底(64)的多孔晶体形式。8.根据权利要求2～7的任何一项的材料，其特征在于该材料可激发发出可见光。9.一种包含至少部分结晶并且可激发发出可见光的多孔半导体材料(12)的发光器件，其特征在于该多孔半导体材料(12)具有重量测定超过90％的孔隙率并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落，该器件还含有从多孔半导体材料(12)中激发发光的装置。10.一种根据权利要求9的器件，其特征在于多孔半导体材料是多孔硅材料。11.一种根据权利要求10的器件，其特征在于多孔硅材料是至少80％结晶的。12.一种根据权利要求11的器件，其特征在于多孔硅材料具有在10％内不变的厚度。13.一种根据权利要求10的器件，其特征在于多孔硅材料含有直径小于4nm的硅量子线。14.一种根据权利要求13的器件，其特征在于90％体积的多孔硅材料由一个硅量子线的网状结构构成并且至少50％的上述量子线直径小于4nm。15.一种根据权利要求10～14的任何一项的器件，其特征在于多孔硅材料连到一个非多孔的晶体硅衬底(64)上。16.一种包含形成用液体浸湿并且至少部分结晶的多孔半导体材料(12)的步骤的制造多孔半导体材料的方法，其特征在于该法还包含用一种超临界干燥工艺将多孔半导体材料(12)干燥的步骤。17.一种根据权利要求16的方法，其特征在于形成用液体浸湿并且至少部分结晶的多孔半导体材料的步骤包含形成具有重量测定超过90％的孔隙率的多孔硅材料的多孔半导体材料。18.一种根据权利要求17的方法，其特征在于形成用液体浸湿并且至少部分结晶的多孔半导体材料的步骤包含一种形成多孔硅材料的电化学工艺。19.一种根据权利要求18的方法，其特征在于在干燥之后多孔硅材料具有至少80％的结晶、重量测定超过90％的孔隙率以及用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。20.一种根据权利要求19的方法，其特征在于在干燥之后至少90％体积的多孔硅材料由一个硅量子线的网状结构构成并且至少50％的上述量子线直径小于4nm。21.一种根据权利要求18的方法，其特征在于制造用液体浸湿并且至少部分结晶的多孔半导体材料的步骤包含一个形成与一个基本上为非多孔的晶体硅衬底(10，64)相连的多孔硅材料的阳极处理/腐蚀工艺。22.一种根据权利要求21的方法，其特征在于该阳极处理/腐蚀工艺包括对一个基本上为非多孔的晶体硅衬底(10，64)进行阳极处理以形成与其相连的多孔的、并且至少部分结晶的硅材料，和对该多孔硅材料进行腐蚀以提高其孔隙率，该腐蚀过程以多孔硅材料处在一种液体浸湿状态以便用超临界干燥工艺进行干燥而结束。23.一种根据权利要求16～22的任何一项的方法，其特征在于该超临界干燥工艺包括用液体CO2替代多孔硅的孔中的液体和随后的从液体到气体的CO2相变。24.用权利要求16～23的任何一种方法制造的多孔硅(12)。25.至少部分结晶的多孔半导体材料(12)，其特征在于该半导体材料具有重量测定超过90％的孔隙率和小于108cm-2的裂缝密度。26.至少80％结晶的多孔硅材料(12)，其特征在于该材料具有重量测定超过90％的孔隙率，含有直径小于4nm的硅量子线，并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。27.至少80％结晶的多孔硅材料(12)，其特征在于该材料具有重量测定超过90％的孔隙率，其至少90％的体积由一个硅量子线的网状结构构成，至少50％的上述量子线直径小于4nm，以及用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)开裂和剥落。28.至少部分结晶的多孔半导体材料(12)，其特征在于该材料是一个连到一个相同半导体材料的非多孔的晶体衬底(10，64)的多孔晶体，具有重量测定90％超过的孔隙率并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。29.至少部分结晶的多孔硅材料(12)，其特征在于该材料是一个连到一个非多孔的晶体硅衬底(10，64)的多孔晶体，具有重量测定超过90％的孔隙率并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。30.根据权利要求29的多孔硅材料(12)，其特征在于该多孔硅材料是至少80％结晶的。31.至少80％结晶并连到一个非多孔的晶体硅衬底(10，64)的多孔硅材料(12)，其特征在于该材料具有重量测定超过90％的孔隙率和在10％以内不变的厚度并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。32.至少80％结晶并连到一个非多孔的晶体硅衬底(10，64)的多孔硅材料(12)，其特征在于该多孔硅材料含有直径小于4nm的硅量子线并且用放大倍数为7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。33.至少部分结晶和可激发发出可见光并连到一个非多孔的晶体硅衬底(10，64)的多孔硅材料(12)，其特征在于该材料具有重量测定超过90％的孔隙率并且用放大倍数在7,000的扫描电子显微镜在其中基本分辨不出空洞(56)、开裂和剥落。34.根据权利要求33的多孔硅材料，其特征在于该多孔硅材料是至少80％结晶的。35.根据权利要求34的多孔硅材料，其特征在于该多孔硅材料具有在10％以内不变的厚度。36.根据权利要求34的多孔硅材料，其特征在于该多孔硅材料含有直径小于4nm的硅量子线。37.一个包含形成用液体浸湿并且至少部分结晶的多孔硅材料(12)的步骤的制造多孔硅材料(12)的方法，其特征在于该法还包含用一种超临界干燥工艺对多孔硅材料(12)进行干燥。38.一种制造多孔硅材料(12)的方法，它包含以下步骤(a)形成用液体浸湿的，具有重量测定超过90％的孔隙率并且至少部分结晶的多孔硅材料，以及(b)用一种超临界干燥工艺将多孔硅材料干燥。39.一种包含用一种电化学工艺形成用液体浸湿并且至少部分结晶的多孔硅材料(12)的步骤的制造多孔硅材料(12)的方法，其特征在于该法还包含用一种超临界干燥工艺对多孔硅材料(12)干燥的步骤。40.一种包含用一种电化学工艺形成用液体浸湿的多孔硅材料(12)的步骤的制造多孔硅材料(12)的方法，其特征在于该法还包含用一种超临界干燥工艺将多孔硅材料(12)干燥的步骤以得到至少80％的结晶度、重量测定超过90％的孔...
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