《黑硅的光吸收特性》.pdf

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1、受圈霎黑硅的光吸收特性张冠侠，刘杨，李媛(运城学院机电公共实验中心，山西运城044000)摘要：黑硅(飞秒激光微构造硅)具有很强的光吸收性质。用飞秒激光在不同背景气体(sF6和N)氛围下刻蚀硅表面得到黑硅。实验发现，黑硅光吸收性质及表面形貌与刻蚀时所处不同背景气体环境(s和N)密切相关。在SF6气体环境下刻蚀得到的样品，表面尖峰比较尖锐，在测量波段(O．3—2．5)的光吸收90％以上；在N：环境下刻蚀的尖峰比较钝，在近红外波段(1．1—2．5)随着波长增加，吸收比减小。不同尖峰高度的黑硅样品在红外波段的光吸收随着尖峰高

2、度的增加呈现增强态势。黑硅镀银后波长在1．5—10微米范围内吸收比达90％，远高于镀银前的70％。从表面尖峰结构，杂质能级，结构缺陷，表面等离子体四个角度尝试性探讨了高吸收的物理机理。黑硅的高吸收光学特性，将在红外探测器，隐身技术，高效太阳能电池等方面具有很大的潜在应用前景。关键词：飞秒激光；微构造；光吸收中图分类号：0436．2文献标志码：A文章编号：1008—8008(2015)03-0024-050．引言潜在的应用价值。自然界中晶体硅是重要的半导体材料，在光电本文将讨论在不同的背景气体(sF6和N)氛探测器和太阳

3、能电池中有着广泛的应用。但普通围下刻蚀的硅在测量波段(0．3—2．5)对光的吸收晶体硅的禁带宽度是1．07ev，对波长大于1．1m的比不同，不同峰高的黑硅的光吸收也不同。在黑硅光无法吸收，使得硅材料对制造波长大于1．1m的表面镀上银膜之后，表现出了促进光吸收的性质。光探测器件不能使用；另外，目前太阳能电池对太最后我们讨论了黑硅对较宽波段的光的高吸收机阳光谱中的红外波段不能吸收，所以如何有效提高理。硅对光的吸收是本文研究的重点。1．样品制备提高吸收的途径之一是降低硅表面的反射，这实验中用飞秒激光(波长800nm，脉宽12

4、0fs，重可以通过对硅表面进行纹理化或调制来达到。例复频率1KHz)来构造硅片表面。衬底采用的是未如离子注入法¨I4，表面腐蚀法，电子束光刻掺杂，单抛光(111)晶向的单晶硅，硅片厚度为350。法。。等。但对于波长大于1．16的光，由于硅能带在70KPa的S或N气体环境下，激光束用焦距为结构的限制，吸收并没有提高。281mm的透镜聚焦后垂直照射在硅片上，通过扫描1997年，哈佛大学EricMazur教授研究组在研的方式微构造出10mm10ram的区域。究飞秒激光与物质相互作用过程中，发现了黑硅，刻蚀得到的黑硅，在扫描电

5、子显微镜SEM下表即利用飞秒激光在一定气体环境下照射硅片，可在面形貌参见图1，黑硅表面有一层微米量级准规则硅表面激光辐照区产生微米量级的尖峰结构]，使排列的圆锥形尖峰，在S气体环境下刻蚀得到的得本来灰色有光泽的硅表面在刻蚀过的地方肉眼样品，表面尖峰比较尖锐，在N：环境下刻蚀的尖峰看去完全变成了黑色。研究表明这种黑硅具有较体积较大，尖端比较钝。这些表面尖峰的形成与激高的的光学吸收性质，在高灵敏度的光探测器，太光的波长，脉宽，以及气体的种类，压强等因素有赫兹波发射源，以及广谱高效太阳能电池等领域有关]。收稿日期：2015-

6、02-21作者简介：张冠侠(1985一)，男，山西运城人，运城学院机电公共实验中心助理实验师。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，FinlayRJ，WuC，DeliwalaS，MazurE：JingtaoZhu，LiZhao：Infraredlightabsorptionofsilver