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《微納雙重結構黑硅的制備及光電特性研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、電子科技大學UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士學位論文DOCTORALDISSERTATION（電子科技大學圖標）論文題目微納雙重結構黑硅的制備及光電特性研究學科專業(yè)光學工程學號200911050114作者姓名姜晶指導教師蔣亞東教授萬方數據分類號密級注1UDC學位論文微納雙重結構黑硅的制備及光電特性研究（題名和副題名）姜晶（作者姓名）指導教師蔣亞東教授電子科技大學成都（姓名、職稱、單位名稱）申請學位級別博士學科專業(yè)光學工程提交論文日期2013.4論文答辯日期2013.6學位授予單位和日期電子科技大學2013年6月2
2、7日答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。萬方數據THESTUDYOFPREPARATIONANDPHOTOELECTRICALPROPERTIESOFMICRO/NANOTWO-TIERSTRUCTUREDBLACKSILICONADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:JingJiangAdvisor:Prof.YadongJiangSchool:SchoolofOptoelec
3、tronicInformation萬方數據獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。作者簽名：日期：年月日論文使用授權本學位論文作者完全了解電子科技大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權電子科技大學可以將學位論文的全部或部分內容
4、編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后應遵守此規(guī)定）作者簽名：導師簽名：日期：年月日萬方數據摘要摘要晶體硅由于易提純，易摻雜，耐高溫等優(yōu)點在半導體行業(yè)中有非常廣泛的應用，然而由于晶體硅的反射率高和對近紅外光的吸收率低這兩個特點，使基于晶體硅的傳統(tǒng)光電探測器具有靈敏度低以及不能探測近紅外光等缺點。黑硅是一種新型的硅材料，它的出現為克服這些缺點提供了基礎。然而采用傳統(tǒng)的高能飛秒激光輻射的方法制備黑硅具有成本高昂、難以大面積生產以及與現有的半導體集成電路制造工藝不兼容等缺陷，因此采用其他的新技術和方法制備黑硅成為目前研究的重
5、點和熱點。本文以此為背景，提出了一種基于兩步濕法腐蝕的微納雙重結構黑硅制備技術，并圍繞微納雙重結構黑硅的制備與光電性能分析開展了大量的研究工作，主要包括以下幾個方面：1.分別采用正交實驗法優(yōu)化了氫氧化鉀堿腐蝕技術和金屬催化酸腐蝕技術的工藝參數。通過堿腐蝕工藝前在硅片表面制備大小相等、排列規(guī)則的氮化硅圓掩膜陣列，得到在堿腐蝕處理后的硅片表面排列規(guī)則、大小相等的四面體尖錐陣列，這種尖錐陣列的存在，使得最終制備的微納雙重結構黑硅具有較好的規(guī)則性和均勻性，為單元探測器以至陣列探測器的制備提供了有利的條件。通過控制酸腐蝕工藝的腐蝕時間，可以在硅片表面得到具有不同的孔直徑和孔深度的納米孔結構，
6、這種納米孔結構的存在，使微納雙重結構黑硅具有了更好的減反射和增吸收的性質。2.測試和比較了晶體硅、微米和納米結構硅以及微納雙重結構黑硅在250-2500nm波段范圍的光學性能。晶體硅表面在分別經過微米結構化、納米結構化以及微納雙重結構化后，對入射光的反射率都大量減少，其中微納雙重結構的減反射效果最佳，納米結構次之，微米結構最差。微納雙重結構黑硅對紫外-可見光的吸收率高達98%，比晶體硅在此波段的吸收率平均值高50%；對波長大于1100nm的近紅外光的吸收率高達30%，比晶體硅在此波段的吸收率平均值高28%。3.對微納雙重結構黑硅的電學性能，包括微納雙重結構黑硅的金-半接觸特性、微納
7、雙重結構黑硅的載流子濃度和遷移率以及電阻溫度變化特性等進行了測試研究。在退火前，晶體硅表面在經過微納雙重結構化以后，與金屬鋁電極的接觸特性有所改善。在退火后，晶體硅和微納雙重結構黑硅與鋁電極的接觸特性都I萬方數據摘要有了不同程度的改善。晶體硅表面經過微納雙重結構化以后，載流子濃度和遷移率有所下降，電阻溫度系數由正數值變成了負數值，且負數絕對值隨著納米結構的腐蝕時間增加而逐漸增大，體現了微納雙重結構黑硅的電阻溫度系數的可調節(jié)性。當腐蝕時間為7分鐘時，微納雙重結構黑硅在3
