基于黑硅的光電二極管的研究.pdf

1、用飛秒激光以適當(dāng)能流作用于處在一定氣氛（一般是SF6）中的單晶硅片上，加工后的表面區(qū)域可以得到準(zhǔn)周期排列的微米尺度錐結(jié)構(gòu)。在這些微結(jié)構(gòu)的表面層（約300nm厚）中存在過飽和摻雜硫元素，后者在硅中形成雜質(zhì)中間帶，達到拓展硅吸收光譜的效果。微結(jié)構(gòu)與摻雜硫元素共同作用，使得這種材料表現(xiàn)出非常好的廣譜高吸收性能——人們稱這種改性硅材料為“黑硅”。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，黑硅不僅具有很好的光吸收特性，還表現(xiàn)出電學(xué)應(yīng)用的性能。適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に囂幚砟軌虼龠M硫

2、元素釋放價電子成為自由載流子，黑硅表面層將呈現(xiàn)出高摻N型特性，與一定范圍的基底類型及摻雜匹配能夠得到具有整流效應(yīng)的PN結(jié)。
　　 本文出于對上面兩種性質(zhì)的綜合應(yīng)用，提出了制作基于黑硅的光電二極管的研究課題。在前期的工作中，我們掌握了一系列參數(shù)調(diào)控黑硅性能的方法。這些可調(diào)控的參數(shù)有:激光輻照脈沖數(shù)，加工氣氛，激光平均能流和退火溫度等。對這些參數(shù)的控制使我們能夠在以后的器件制作中有針對性地優(yōu)化性能。到本論文完成時，我們一共制作了九組

3、基于黑硅的光電二極管器件。這九組大致可以分為三個階段:G1-G3，初期階段;G4-G7，起步階段;G8-G9，探索優(yōu)化階段。由于本組之前沒有器件研制的經(jīng)驗和技術(shù)條件，初級階段我們力求首先獲得基本的二極管整流特性。在工藝上可以穩(wěn)定獲得整流特性之后，于起步階段前期，我們經(jīng)歷了一段探索器件光響應(yīng)的瓶頸，并最終獲得突破，得到很大的提高。但是，我們并不滿足于這樣的結(jié)果。為了進一步優(yōu)化器件的光響應(yīng)能力，我們進行了G8和G9組實驗，以期能夠獲得更好的