微結(jié)構(gòu)硅的制備及其PIN單元器件試制.pdf

1、硅是地球上儲(chǔ)量最為豐富的元素半導(dǎo)體材料,易于提純、成本較低的特點(diǎn)已經(jīng)使硅基半導(dǎo)體器件得到了廣泛的應(yīng)用,相關(guān)的技術(shù)業(yè)已發(fā)展到了一個(gè)非常成熟的階段。但是,單晶硅材料的禁帶寬度較大,無(wú)法對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光波進(jìn)行有效吸收,而且在可見(jiàn)光和近紅外光譜范圍內(nèi),單晶硅的反射率依然較高,無(wú)法完全滿足光探測(cè)及光伏等領(lǐng)域的需求。隨著“黑硅”的發(fā)現(xiàn),具有獨(dú)特表面微結(jié)構(gòu)的晶體硅材料引起人們的廣泛關(guān)注。這類(lèi)硅材料的共同特點(diǎn)是擁有較均勻的表面陷光結(jié)構(gòu),能夠讓入射光在其微

2、結(jié)構(gòu)表面多次反射、多次吸收,以達(dá)到增強(qiáng)光吸收繼而提高光電轉(zhuǎn)換效率等目的。
　　本文嘗試用電化學(xué)腐蝕和納米壓印刻蝕來(lái)制備具有不同空間尺寸的表面微結(jié)構(gòu)硅,研究其表面形貌結(jié)構(gòu)特征和光譜吸收性能。由于“金屬/半導(dǎo)體”接觸質(zhì)量是影響半導(dǎo)體器件至關(guān)重要的一個(gè)因素,為了能夠在微結(jié)構(gòu)硅表面制備出較高質(zhì)量的“金屬/半導(dǎo)體”接觸,本文對(duì)比研究了物理氣相沉積、化學(xué)鍍和貴金屬修飾后熱蒸發(fā)這三類(lèi)不同的金屬電極制備方法,對(duì)比測(cè)試了相應(yīng)的金屬與半導(dǎo)體界面接觸截

3、面圖和金屬-半導(dǎo)體的 I-V特性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)物理氣相沉積難以適用于微結(jié)構(gòu)硅的電極制備,而化學(xué)鍍和貴金屬化學(xué)修飾后熱蒸發(fā)在微結(jié)構(gòu)硅上能制備出具有良好歐姆接觸特性的金屬電極。
　　本文選擇了一種硅基PIN光電探測(cè)器進(jìn)行流片加工試驗(yàn),嘗試進(jìn)行基于多孔硅的新型背照式PIN光電探測(cè)器試制。初步研究表明,基于微結(jié)構(gòu)硅的PIN單元器件在近紅外光(800nm~1100nm)范圍內(nèi),器件的響應(yīng)度得到明顯提高。并在此基礎(chǔ)上,對(duì)基于納米壓印刻蝕的