硫、碲超饱和掺杂硅材料的制备、表征和光电器件研究

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1、密级：——中国科学院大学博士学位论文煎!碴超丝塑攫盘壁挝抖趁剑釜!盎延塑造电墨住班宜作者姓名：王盟丞指导教师：筮湛矗班宣虽主国甜芏隧坐昱盐班究压学位类别：王堂丝±堂焦学科专业：丝盟王皇圄佳虫王堂研究所：虫国拦堂瞳圭昱佳班塞压2013年5月分类号UDC中国科学院大学博士学位论文密级编号IIIIIIIIIIIIIIIIIIIY2431810硫、碲超饱和掺杂硅材料的制备、表征和光电器件研究指导教师塞法壶班究县虫国型堂院坐昱佳硒究压申请学位级别王堂墟±学科专业名称邀电王墨固佳电王堂论文提交日期2塑!量生墨旦论文答辩日期2壁§兰生量旦培养单位圭国型堂睦坐昱佳珏塞压学位授予单位

2、生国型堂院太堂．SiliconSupersaturatedwithSulfur,Tellurium：Preparation,．．．CharacterizationandOpto—ele—ctr—i—c．D．evices．．．．．F．．．．．．．．．．．．a．．．．．．．．．b．．．．．．．．．．r．．．．．．．i．．．．．．c．．．．a．．．t．．．．．i．．．．．．o．．．．．．．．n—．XiyuanWangADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfill

3、mentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringInstituteofSemiconductors，ChineseAcademyofSciencesMay,2013关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院半导体所有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院半导体所有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中

4、国科学院半导体所可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：导师签名：日期：中国科学院大学二仁导体研究所博士学位论文摘要具有广谱高效吸收特点的硫族超饱和掺杂硅材料在光伏转换、高灵敏度成像和光电探测领域具有潜

5、在的应用价值。该类材料的制备、表征和器件的制作是本论文的研究主题。通过采用超快激光辐照气相和固相掺杂技术、高能大剂量离子注入技术和准分子激光退火技术，研究了硫、碲超饱和掺杂硅材料及其光电特性，在此基础上制备了太阳能电池和硅光电探测器。取得的主要结果如下：1、利用振镜皮秒激光系统在SF6气氛中制备了硫超饱和掺杂硅材料，并用该材料研制了背面黑硅太阳电池和背场黑硅太阳电池，效率分别为6．61％和9．03％。2、以离子注入和准分子激光退火技术制备了碲超饱和掺杂硅材料，在品格中处于替代位的碲原子数量与碲原子总数的比率约为72．3％。低温电输运测试显示该材料为半导体特性，没有发

6、生金属绝缘体相变，在液氨温区测出碲的一个深能级位于导带下O．183eV。光谱测试显示该材料对l100,--2500nm光的吸收系数在104／cm以上。用该材料制备了光电探测器件，在400N1200nm波段具有很强的光电响应特征，在．1~-2v的偏置条件下，其外量子效率超过100％，．24V时的最大光电响应强度达到65A／w@1080nm，外量子效率达到7463．0％，截止波长红移量约为100nm，该结果为国际首次发现。通过理论计算否定了雪崩增益机制，指出该探测器的增益机制可能是光电导增益。3、以飞秒激光辐照镀有碲薄膜的硅衬底和准分子激光退火技术制备了碲超饱和掺杂硅材

7、料，材料的红外吸收率达到了0．4～0．75。用该材料研制的探测器，在400～1200nm波段具有高光电响应的特征，-8V偏压下光电响应达到10．3A／W@1080nm，外量子效率为l182．6％，截止波长红移量约为100nm，该结果为国际首次发现。该探测器的增益机制可能为光电导增益。关键词：激光超饱和掺杂硅材料，太阳能电池，硅探测器中国科学院大学半导体研究所博士学位论文AbstractSiliconsupersaturatedwithchalcogenshaspotentialapplicationsinthefieldsofphotovoltaics，high