飞秒激光刻蚀制备黑硅及其特性研究

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2、性研究（题名和副题名）胡征（作者姓名）指导教师吴志明教授博导电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2016.04.14论文答辩日期2016.05.17学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席谢光忠评阅人黎威志杨亚杰注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号ResearchonFabricationbyFemtosecondLaserPulseandPropertiesofBlackSiliconAMasterThesisSubmittedt

3、oUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:ZhengHuSupervisor:Prof.ZhimingWuSchool:SchoolofOptoelectonicInformation独创性声巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加ｔｕ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为

4、获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。三。＾〇作者签名：走呵日期：年月？日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的

5、学位论文在解密后应遵守此规定）＾：作者签名；毛小导师签名（立言日期：么年＾月於日摘要摘要由于黑硅具有特殊的表面形貌结构及良好的宽光谱吸收特性，近几年来受到国内外学者广泛关注。目前这一新型材料在太阳能电池、光电探测等领域中的应用研究已逐渐深入。我们搭建了一套飞秒激光刻蚀黑硅实验光路系统，利用该系统制备硫和硒掺杂黑硅，对不同实验参数下加工黑硅表面形貌进行研究，分析比较背景气体类型、激光能量密度、激光刻蚀脉冲数目对硒掺杂黑硅表面形貌影响。测试不同条件下加工黑硅样品光学吸收特性，比较分析背景气

6、体类型，Si基片上覆盖单层和双层薄膜，激光能量密度和扫描激光脉冲数目对加工黑硅材料光学性能影响。对制备硒掺杂黑硅材料，采用EDS分析其表面元素成分。分析表明，掺杂黑硅在400-2200nm的高吸收，主要是表面微结构对光的多重反射、引入的杂质能级和缺陷能级等因素引起。对飞秒激光刻蚀黑硅上制备电极后的电学性能研究表明，制备的黑硅表面与金属之间形成欧姆接触，同时载流子迁移率和电阻率都会下降，并且掺杂黑硅相+比于没有掺杂黑硅，载流子密度具有一定提升。在掺杂黑硅上制备N/N结二极管，研究退火对其影响，在1064

7、nm入射激光下测试其最大光电响应度能达到0.32A/W。用第一性原理仿真S和Se元素掺杂硅的能带结构和光学性能表明，掺杂后的Si能带图出现了两条杂质能级，我们在理论上解释了S和Se掺杂到Si中一定浓度时，掺杂半导体Si的导电性发生转变。关键词：黑硅，飞秒激光，掺杂S和Se元素，第一性原理IABSTRACTABSTRACTBlacksiliconhasaspecialmicrostructuredsurface.Then,itssurfacehasnear-unityabsorptancefromthe

8、near-ultraviolet(250nm)tothenear-infrared(2500nm).Inrecentyears,blacksiliconhasalreadyattractedmuchattention.Theapplicationofthenewmaterialsinthefieldofsolarcell,photoelectricdetectionetc.hasbeenstudiedwellcurrently.Wesetupanexpe