pin黑硅原理性探测器试制

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1、Ｉ４击如故＊葦ＩＩ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＾■Ｉ论义题ＭＰＩＮ黑化原翊性探测器试制＇ｙ＞：Ｖ：；；ｆ学科专业光学工程‘学号２０１３２１０５０４１５．作者姓名盛浩＇ｇ指导教师李伟教授独创性声明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王作。及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方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获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使

2、用过的材料。与我一同王作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。＊＞作者签名：＾本日期：么〇《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１＾采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）；：作者签名：盛导师签名＼日期；年［月》日！分类号密级注1U

3、DC学位论文PIN黑硅原理性探测器试制（题名和副题名）盛浩（作者姓名）指导教师李伟教授电子科技大学成都（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2016.4.6论文答辩日期2016.5.18学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ANINVESTIGATIONOFSi-PINPHOTODETECTORBASEDONBLACKSILICONAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnology

4、ofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:ShengHaoSupervisor:Prof.WeiLiSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要黑硅是在晶体硅表面通过特定的方法加工得到的一种新型材料，它对入射光的减反作用明显且具有近红外延伸效应，因而在光电探测器和太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。一方面，黑硅因为其表面的微结构，可以对入射光进行受控管理，使入射光能够被硅材料充分吸收，降低单晶硅的反射率；另一方面，由于S、Te等氧族元素的注入，在硅的禁带中引入了新的杂质能级，使硅的

5、能带结构发生改变，使得硅对近红外波段的光的吸收有明显的增强。本文采用微机械加工(MEMS)工艺、金属催化刻蚀工艺并结合离子注入工艺的方法，在单晶硅表面制备一层微结构黑硅，并对制备的黑硅材料进行反射率和吸收率等测试研究，获得了在可见光和近红外波段均有较好光谱吸收特性的黑硅微结构材料。基于制备良好的黑硅微结构材料，以Si-PIN光电探测器为应用对象，将黑硅材料引入Si-PIN探测器的N层下表面，并分别按正照式和背照式两种器件结构进行晶圆(wafer)级流片加工和封装，进行基于黑硅材料的新型Si-PIN光电探测器试制，对比测试探测器的光谱响应范围、响应度、响应时间

6、、暗电流等主要性能参数。本文取得的主要研究结果如下：（1）采用MEMS工艺、金属催化刻蚀工艺并结合离子注入的工艺制备得到的微结构黑硅，在可见光波段和近红外波段的反射率明显降低，吸收率明显增强；（2）基于黑硅材料的正照式Si-PIN光电探测器(光敏面直径Φ2mm)的光谱响应范围为400~1100nm，峰值响应度达到0.71A/W(@1000nm，12V)，1060nm处响应度达到0.45A/W(@1060nm，12V)；（3）基于黑硅材料的背照式Si-PIN光电探测器(光敏面尺寸3.6mm×3.6mm)的光谱响应范围为400~1100nm，峰值响应度达到0.6

7、8A/W(@1030nm，12V)，1060nm处响应度达到0.48A/W(@1060nm，12V)；（4）基于黑硅材料的正照式和背照式Si-PIN光电探测器的响应时间≤10ns，暗电流≤10nA；ºº（5）基于黑硅材料的正照式和背照式Si-PIN光电探测器在-25C~+60C的温度范围内，能正常工作。关键词：黑硅，微机械加工，金属催化刻蚀，离子注入，硅PIN探测器IABSTRACTABSTRACTBlacksiliconisanewtypeofmaterialetchedonthesurfaceofcrystallinesilicon.Itcanreduc

8、ethereflectionofincidentli