Porous silicon (PS) was successfully fabricated using an alternating current photo-assisted electrochemical etching (ACPEC) technique. This study aims to compare the effect of different crystal orientation of Si n(100) and n(111) on the structural and optical characteristics of the PS.,PS was fabricated using ACPEC etching with a current density of J = 10 mA/cm2 and etching time of 30 min. The PS samples denoted by PS100 and PS111 were etched using HF-based solution under the illumination of an incandescent white light.,FESEM images showed that the porous structure of PS100 was a uniform circular shape with higher density and porosity than PS111. In addition, the AFM indicated that the surface roughness of porous n(100) was less than porous n(111). Raman spectra of the PS samples showed a stronger peak with FWHM of 4.211 cm−1 and redshift of 1.093 cm−1. High resolution X-ray diffraction revealed cubic Si phases in the PS samples with tensile strain for porous n(100) and compressive strain for porous n(111). Photoluminescence observation of porous n(100) and porous n(111) displayed significant visible emissions at 651.97 nm (Eg = 190eV) and 640.89 nm (Eg = 1.93 eV) which was because of the nano-structure size of silicon through the quantum confinement effect. The size of Si nanostructures was approximately 8 nm from a quantized state effective mass theory.,The work presented crystal orientation dependence of Si n(100) and n(111) for the formation of uniform and denser PS using new ACPEC technique for potential visible optoelectronic application. The ACPEC technique has effectively formed good structural and optical characteristics of PS.

中文翻译：

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用于潜在光电应用的交流光辅助 (ACPEC) 多孔硅的晶体取向依赖性

使用交流光辅助电化学蚀刻（ACPEC）技术成功制造了多孔硅（PS）。本研究旨在比较 Si n(100) 和 n(111) 不同晶体取向对 PS 结构和光学特性的影响。PS 是使用 ACPEC 蚀刻制造的，电流密度为 J = 10 mA/cm2和蚀刻时间为 30 分钟。PS100和PS111表示的PS样品在白炽灯照射下使用HF基溶液蚀刻。FESEM图像显示PS100的多孔结构为均匀的圆形，具有比PS111更高的密度和孔隙率。此外，AFM 表明多孔 n(100) 的表面粗糙度小于多孔 n(111)。PS 样品的拉曼光谱显示出更强的峰，FWHM 为 4.211 cm-1，红移为 1。093 厘米-1。高分辨率 X 射线衍射显示 PS 样品中的立方 Si 相具有多孔 n(100) 的拉伸应变和多孔 n(111) 的压缩应变。多孔 n(100) 和多孔 n(111) 的光致发光观察在 651.97 nm (Eg = 190eV) 和 640.89 nm (Eg = 1.93 eV) 处显示出显着的可见光发射，这是因为硅的纳米结构尺寸通过量子限制影响。从量子化状态有效质量理论来看，Si 纳米结构的尺寸约为 8 nm。，该工作展示了 Si n(100) 和 n(111) 的晶体取向依赖性，用于使用新的 ACPEC 技术形成均匀且致密的 PS光电应用。ACPEC技术有效地形成了PS良好的结构和光学特性。高分辨率 X 射线衍射显示 PS 样品中的立方 Si 相具有多孔 n(100) 的拉伸应变和多孔 n(111) 的压缩应变。多孔 n(100) 和多孔 n(111) 的光致发光观察在 651.97 nm (Eg = 190eV) 和 640.89 nm (Eg = 1.93 eV) 处显示出显着的可见光发射，这是因为硅的纳米结构尺寸通过量子限制影响。从量子化状态有效质量理论来看，Si 纳米结构的尺寸约为 8 nm。，该工作展示了 Si n(100) 和 n(111) 的晶体取向依赖性，用于使用新的 ACPEC 技术形成均匀且致密的 PS光电应用。ACPEC技术有效地形成了PS良好的结构和光学特性。高分辨率 X 射线衍射显示 PS 样品中的立方 Si 相具有多孔 n(100) 的拉伸应变和多孔 n(111) 的压缩应变。多孔 n(100) 和多孔 n(111) 的光致发光观察在 651.97 nm (Eg = 190eV) 和 640.89 nm (Eg = 1.93 eV) 处显示出显着的可见光发射，这是因为硅的纳米结构尺寸通过量子限制影响。从量子化状态有效质量理论来看，Si 纳米结构的尺寸约为 8 nm。，该工作展示了 Si n(100) 和 n(111) 的晶体取向依赖性，用于使用新的 ACPEC 技术形成均匀且致密的 PS光电应用。ACPEC技术有效地形成了PS良好的结构和光学特性。