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1、黑硅微結構與光學特性研究廖乃鰻劉曉琴楊修偉寇琳來羅春林向華兵伍明娟李仁豪重慶光電技術研究所中國人民解放軍駐重慶氣體壓縮機廠軍事代表室摘要：利用無掩模反應離子刻蝕法制備黑硅，研究了黑硅微結構密度和高度對其光學特性的影響。采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡和帶積分球的紫外-可見-近紅外分光光度計分別表征黑硅微結構形貌和光學特性。研究結果表明，黑硅微結構密度增大和高度增加，則黑硅吸收率增大，高度較大的微結構更加有利于增強黑硅近紅外光吸收。無掩模反應離子刻蝕法制備的黑硅的吸收率在高溫退火過程中保持穩(wěn)定。關鍵詞:黑硅;微結構;光
2、學性能;作者簡介：廖乃饅(1979-),男，博士，高級工程師，主要從事光電子器件研究。E-mail:liaonaiman@163.com收稿日期：2017-05-05StudyonMicrostruetureandOpticalPropertyofBlackSiliconLIAONaimanLIUXiaoqinYANGXiuweiKOULinlaiLUOChun1inXIANGHuabingWUMingjuanLIRenhaoChongqingOptoelectronicsResearchInstitute;
3、ThePLA'sMilitaryRepresentatives-BureanofChongqingAir-CompressorWorks;Abstract：Theblacksiliconwaspreparedbynon-maskreactiveionetching.Theeffectsofmicrostructuredensityandheightontheopticalpropertiesofblacksiliconwerestudiedbymeansofscan-electronmicroscopyand
4、UV-V1S-N1Rspectrophotometer.TheresuItsshowthat,thehighertheheightandthegreaterthemicrostructuredensityofthemicrostructureofblacksilicon,thegreatertheabsorptance.Thehigherheightofmicrostructureismorebeneficialfortheabsorptionofnearinfrared1ight.Theabsorptanc
5、cofblacksiliconpreparedbynon-maskrcactivcionetchingremainsstableunderhightemperatureannealingfromthevisible(400nm)tonearinfrared(1700nm)wavelengthregion.Keyword：blacksilicon;micro-strueture;opticalproperty;Received：2017-05-05o引言黑硅對紫外-近紅外波段的光(0.25^2.5um)吸收率高
6、且反射率低［1-6］,突破了硅材料的光子吸收極限，可應用于低成本硅基近紅外光電探測器和夜視系統，成為了研究熱點。制備黑硅的方法主要有飛秒激光法上業(yè)、反應離子刻蝕法［10-11］、化學腐蝕法［12-13］以及等離子體浸沒式離子注入法［14］,不同制作方法和制作工藝獲得的黑硅對光的吸收率和反射率不同。這是由于黑硅的光學特性與其微結構緊密聯系,不同尺寸的針狀、錐狀、島狀、柱狀、多孔狀和金字塔狀等微結構的光學特性不同。本文采用無掩模反應離子刻蝕技術制備黑硅，研究了黑硅的錐狀微結構密度和高度與其光學特性之間的關系。1實
7、驗材料及方法實驗采用的硅材料為直徑150±0.3mm>(100)晶向的p型拋光硅片，厚度為675±25um,電阻率為10~15Q?cm。利用LAM44520反應離子刻蝕機進行無掩模法黑硅制備，采用的氣體為六氟化硫(sf6)和氧氣(0J,六氟化硫流量為50"150cm/min,氧氣流量為20"100cm/min,氣體壓力為20"100mTorr(2.666^13.33Pa),射頻功率為300^800W,刻蝕時間為4mino通過改變反應離子刻蝕工藝參數，獲得不同微結構密度和高度的黑硅回。在673X273K氮氣氛中
8、退火30min以研究退火溫度對黑硅光學特性的影響。利用FEG450型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)對黑硅微結構形貌進行表征。采用帶積分球的紫外-可見-近紅外分光光度計測量黑硅反射率R和透射率T,通過公式A二1-R-T計算得到黑硅吸收率Ao2實驗結果分析圖1展示了不同黑硅微結構密度的SEM顯微形貌，圖中三個樣品黑硅的錐狀微結構高度典型值為2OOOnnio樣品A微結構密度最大，樣品B微結構密度次之，而樣
