《黑硅的光吸收特性》.pdf

《《黑硅的光吸收特性》.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、受圈霎黑硅的光吸收特性張冠俠，劉楊，李媛(運(yùn)城學(xué)院機(jī)電公共實(shí)驗(yàn)中心，山西運(yùn)城044000)摘要：黑硅(飛秒激光微構(gòu)造硅)具有很強(qiáng)的光吸收性質(zhì)。用飛秒激光在不同背景氣體(sF6和N)氛圍下刻蝕硅表面得到黑硅。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黑硅光吸收性質(zhì)及表面形貌與刻蝕時(shí)所處不同背景氣體環(huán)境(s和N)密切相關(guān)。在SF6氣體環(huán)境下刻蝕得到的樣品，表面尖峰比較尖銳，在測(cè)量波段(O．3—2．5)的光吸收90％以上；在N：環(huán)境下刻蝕的尖峰比較鈍，在近紅外波段(1．1—2．5)隨著波長(zhǎng)增加，吸收比減小。不同尖峰高度的黑硅樣品在紅外波段的光吸收隨著尖峰高

2、度的增加呈現(xiàn)增強(qiáng)態(tài)勢(shì)。黑硅鍍銀后波長(zhǎng)在1．5—10微米范圍內(nèi)吸收比達(dá)90％，遠(yuǎn)高于鍍銀前的70％。從表面尖峰結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)能級(jí)，結(jié)構(gòu)缺陷，表面等離子體四個(gè)角度嘗試性探討了高吸收的物理機(jī)理。黑硅的高吸收光學(xué)特性，將在紅外探測(cè)器，隱身技術(shù)，高效太陽(yáng)能電池等方面具有很大的潛在應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：飛秒激光；微構(gòu)造；光吸收中圖分類號(hào)：0436．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008—8008(2015)03-0024-050．引言潛在的應(yīng)用價(jià)值。自然界中晶體硅是重要的半導(dǎo)體材料，在光電本文將討論在不同的背景氣體(sF6和N)氛探測(cè)器和太陽(yáng)

3、能電池中有著廣泛的應(yīng)用。但普通圍下刻蝕的硅在測(cè)量波段(0．3—2．5)對(duì)光的吸收晶體硅的禁帶寬度是1．07ev，對(duì)波長(zhǎng)大于1．1m的比不同，不同峰高的黑硅的光吸收也不同。在黑硅光無(wú)法吸收，使得硅材料對(duì)制造波長(zhǎng)大于1．1m的表面鍍上銀膜之后，表現(xiàn)出了促進(jìn)光吸收的性質(zhì)。光探測(cè)器件不能使用；另外，目前太陽(yáng)能電池對(duì)太最后我們討論了黑硅對(duì)較寬波段的光的高吸收機(jī)陽(yáng)光譜中的紅外波段不能吸收，所以如何有效提高理。硅對(duì)光的吸收是本文研究的重點(diǎn)。1．樣品制備提高吸收的途徑之一是降低硅表面的反射，這實(shí)驗(yàn)中用飛秒激光(波長(zhǎng)800nm，脈寬12

4、0fs，重可以通過(guò)對(duì)硅表面進(jìn)行紋理化或調(diào)制來(lái)達(dá)到。例復(fù)頻率1KHz)來(lái)構(gòu)造硅片表面。襯底采用的是未如離子注入法¨I4，表面腐蝕法，電子束光刻摻雜，單拋光(111)晶向的單晶硅，硅片厚度為350。法。。等。但對(duì)于波長(zhǎng)大于1．16的光，由于硅能帶在70KPa的S或N氣體環(huán)境下，激光束用焦距為結(jié)構(gòu)的限制，吸收并沒(méi)有提高。281mm的透鏡聚焦后垂直照射在硅片上，通過(guò)掃描1997年，哈佛大學(xué)EricMazur教授研究組在研的方式微構(gòu)造出10mm10ram的區(qū)域。究飛秒激光與物質(zhì)相互作用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了黑硅，刻蝕得到的黑硅，在掃描電

5、子顯微鏡SEM下表即利用飛秒激光在一定氣體環(huán)境下照射硅片，可在面形貌參見圖1，黑硅表面有一層微米量級(jí)準(zhǔn)規(guī)則硅表面激光輻照區(qū)產(chǎn)生微米量級(jí)的尖峰結(jié)構(gòu)]，使排列的圓錐形尖峰，在S氣體環(huán)境下刻蝕得到的得本來(lái)灰色有光澤的硅表面在刻蝕過(guò)的地方肉眼樣品，表面尖峰比較尖銳，在N：環(huán)境下刻蝕的尖峰看去完全變成了黑色。研究表明這種黑硅具有較體積較大，尖端比較鈍。這些表面尖峰的形成與激高的的光學(xué)吸收性質(zhì)，在高靈敏度的光探測(cè)器，太光的波長(zhǎng)，脈寬，以及氣體的種類，壓強(qiáng)等因素有赫茲波發(fā)射源，以及廣譜高效太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域有關(guān)]。收稿日期：2015-

6、02-21作者簡(jiǎn)介：張冠俠(1985一)，男，山西運(yùn)城人，運(yùn)城學(xué)院機(jī)電公共實(shí)驗(yàn)中心助理實(shí)驗(yàn)師。siliconsolarcells：Evaluationofalkalinewet—textureYalisove，Mater[J]．Res．Soc．Bull2006．31，626processes[J]．CurrentAppliedPhysics2009．9(2006)．(Compendex)：1310—1314．[10]A．CampionandP．Kambhampati．Chem．Soc．Rev．1998．[6]BaoXQ

7、，DuanF，GeDH，ZhangS，ZhaoL，JiaoJW，27：241．ZhouP，WangYL：Observationofphase—lockingand[11]R．F．Aroca，D．J．Ross，andC．Domingo．Surface—phase—transitionofporesinsiliconelectrochemistry[J]．EnhancedlnfraredSpectroscopy[J]．App1．Spectrosc．PhysicaB：CondensedMatter2008，403(Compe

8、ndex)：2004，58，324A一338．3279——3285．[12]YulanWang，ShuyingLiu，YuWang，GuojinFeng，[7]HerT—H，F(xiàn)inlayRJ，WuC，DeliwalaS，MazurE：JingtaoZhu，LiZhao：Infraredlightabsorptionofsilver