黑硅材料的制備及特性研究.pdf

1、硅是世界上儲(chǔ)量最豐富的元素之一，廣泛的應(yīng)用于光電探測、光通信、微電子設(shè)備等重要領(lǐng)域。但是由于晶體硅的本身的性質(zhì)，使得晶體硅表面對(duì)可見-紅外光的反射很高，極大的限制了硅基光電器件的靈敏度、可用波段范圍以及轉(zhuǎn)換效率等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。近年來，一種叫黑硅的微結(jié)構(gòu)硅引起了人們極大的關(guān)注，黑硅由于對(duì)可見-紅外光波段的光有著其極高的吸收，可以廣泛應(yīng)用于生物，紅外探測，太陽能電池，藥學(xué)，微電子，農(nóng)業(yè)和安全檢測等方面。目前制備黑硅的方法多種多樣，但都有一定

2、的局限和不足。本文提供了一種新型制備黑硅的方法，利用傳統(tǒng)的濕法腐蝕技術(shù)，通過表面圖形化，得到可見-近紅外吸收在90％以上的黑硅材料，找到了一種工藝過程簡單，可行和經(jīng)濟(jì)的制備黑硅的方法。
　　本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　1、設(shè)計(jì)了直徑2μm、間隔2μm和直徑1μm、間隔4μm兩種尺寸的掩模版，使用光刻技術(shù)進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移，用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕Si3N4薄膜，制備了濕法刻蝕的掩模層。
　　2、使用KOH腐蝕系統(tǒng)制備了規(guī)則排

3、列的微陣列結(jié)構(gòu)，并用SEM進(jìn)行表征。研究了KOH濃度、反應(yīng)溫度、腐蝕時(shí)間等因素對(duì)樣品微觀形貌的影響，獲得了控制表面形貌的基本實(shí)驗(yàn)參數(shù)及規(guī)律。
　　3、進(jìn)一步使用HF腐蝕系統(tǒng)，利用金顆粒催化原理，對(duì)微結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行改性。
　　4、利用積分球測試系統(tǒng)，研究了KOH腐蝕系統(tǒng)制備的黑硅樣品和進(jìn)一步用HF腐蝕系統(tǒng)對(duì)樣品微結(jié)構(gòu)表面改性后的可見-近紅外的光學(xué)吸收特性：KOH腐蝕系統(tǒng)制備的黑硅樣品在可見-近紅外波段吸收率為80%以上，進(jìn)一步用