5.1 結論
我們利用不同蝕刻電流密度及時間製造出不同孔隙度及深度的多孔矽，並研 究蝕刻電流密度、蝕刻時間與孔隙度、蝕刻深度的關係。此多孔矽經過快速熱氧 化及快速熱退火處理，可以得到不同尺寸大小的奈米矽晶體，經由拉曼散射光 譜、可見光激發光光譜及穿透式電子顯微鏡的實驗結果，觀察發光特性光譜位移 現象以及奈矽晶體尺寸大小之關係。接著，我們摻雜鉺原子到含有奈米矽晶體的 SRSO 結構並做室溫紅外光激發光光譜量測，並成功地量測到鉺原子在 1.54μm 的特徵光譜。最後，我們也探討不同尺寸大小的奈米矽晶體對鉺原子發光強弱之 間的關係。
由孔隙度及蝕刻深度量測得知，蝕刻電流密度主要控制孔隙度的變化，而蝕 刻時間影響多孔矽深度。換句話說，蝕刻電流密度越大，除了孔隙度越大外，單 位時間蝕刻的深度也越大。但是隨著蝕刻時間的增加，僅能增加多孔矽深度，並 不能改變孔隙度。
由拉曼散射光譜量測得知，含有奈米矽晶體的 SRSO 結構由於聲子侷限效 應，會有偏移 520cm-1的紅位移現象。孔隙度越大的多孔矽，經過快速熱氧化及 快速熱退火後，所形成的奈米矽晶體尺寸越小，拉曼位移量越大。我們也利用拉 曼散射位移量的多寡，來預估奈米矽晶體的尺寸。孔隙度為 29.79%，拉曼散射 光譜峰值已偏移至 516.74 cm-1，尺寸估計約 5.21nm。當孔隙度增大至 61.93%，
拉曼散射光譜峰值已偏移至 510.42 cm-1，尺寸估計約 3.04nm。
由可見光激發光光譜量測得知，含有奈米矽晶體的 SRSO 結構由於量子侷限 效應，能隙會從原本 1.1eV 藍位移往可見光波長移動。孔隙度越大的多孔矽，經 過快速熱氧化及快速熱退火後，所形成的奈米矽晶體尺寸越小，藍位移越大。孔 隙度 61.93%，可見光激發光峰值約 700.5 nm，預估奈米矽晶體尺寸約 2.5nm。
孔隙度 54.63%，可見光激發光峰值約 722.2 nm，預估奈米矽晶體尺寸約 2.62nm。
孔隙度 49.65%以下，可見光激發光訊號微弱，以至於無法判別奈米矽晶體平均 尺寸。可能的原因為孔隙度小於 50%以下，強度變弱不易觀察，且孔隙度越低 SRSO 結也構較薄，所含有之奈米矽晶體數量也較少。
由穿透式電子顯微鏡得知，孔隙度越大的多孔矽，經過快速熱氧化及快速熱 退火處理，形成的奈米矽晶體尺寸越小。孔隙度 29.79%，估計奈米矽晶體幾何 平均尺寸約 6.95 nm。孔隙度 61.93%，估計奈米矽晶體幾何平均尺寸約 3.85nm。
我們發現由 TEM 所得估計的奈米矽晶體幾何平均尺寸，比由拉曼散射光譜及可 見光激發光光譜預估來的大。可能的原因為，拉曼散射光譜及光激發光光譜理論 計算皆從球狀之奈米矽晶體出發，但由多孔矽經過熱處理的方式製作的奈米矽晶 體本身形狀相當不規則，所形成的邊界條件也相當複雜。雖然這裡我們由 TEM 觀察奈米矽晶體尺寸大小分佈，但實際上應考慮各個不規則形狀奈米矽晶體及其 對應的邊界條件，所貢獻的有效尺寸為準。
由紅外光激發光光譜得知，孔隙度越大的多孔矽，經過快速熱氧化及快速熱 退火處理，形成的奈米矽晶體平均尺寸越小，摻雜鉺原子後發光效應較強。可能 的原因為奈米矽晶體尺寸越小，能量由奈米矽晶體轉換到鉺原子的效率會較大。
另一方面也因為奈米矽晶體越小，樣品內單位面積內的奈米矽晶體數量較多造成 能量傳遞機會增多，使得鉺原子發光強度增加。
5.2 未來展望
我們若利用多孔矽經過快速熱處理後，能產生奈米矽晶體均勻分佈並且有效 控制尺寸大小，可以計算奈米矽晶體密度，這對光性方面的發展是非常有利的。
奈米矽晶體的密度及尺寸大小就和氧化程度有密切關係，為了追求更均勻的氧化 過程，可以考慮使用濕氧化取代快速熱氧化，期望能夠產生較多且較均勻的奈米 矽晶體，並在摻雜餌原子之後，經由控制奈米矽晶體尺寸大小，以達到最佳能量 轉換效率。除了紅外光激發光的量測外，也可以朝著電激發光方向研究。將多孔 矽經過熱處理形成的 SRSO 結構，再鍍上透明電極(ITO)即可作為的電激發光樣 品，然而我們也可以在形成 SRSO 結構之前鍍上鉺原子，再進行熱處理。作為經 由電激發光刺激奈米矽晶體使鉺原子發光之研究。
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