黑硅材料的制备及其光学特性.pdf

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1、第33卷第12期发光学报Vo1．33No．122012年l2月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEDec．，2012文章编号：1000—7032(2012)12—1357-05黑硅材料的制备及其光学特性邵长金，何静，刘邦武，夏洋，李超波(1．中国石油大学，北京102249；2．中国科学院微电子研究所，北京100029)摘要：采用金催化化学腐蚀和钝化两个过程成功制备了黑硅。利用原子力显微镜、分光光度计、红外光谱仪和光致发光光谱仪分别对黑硅的微观结构、反射率、表面状态和发光性能进行了研究。结果表明：黑硅表面呈现山峰状的微观结构，其

2、平均反射率可低至3．31％。光致发光光谱上出现了3个发光峰，分别由量子限制效应、硅氧烯、杂质和缺陷引起。关键词：黑硅；微观结构；反射率；红外光谱；光致发光光谱中图分类号：0641：0443文献标识码：ADOI：10．3788／fgxb20123312．1357PreparationandOpticalCharacterizationofBlackSiliconMaterialsSHAOChang-jin。，HEJing，LIUBang—wu，XIAYang，LIChao．bo(1．ChinaUniversityofPetroleum，Beijin

3、g102249，China；2．InstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China)$Co~espondingAuthor．E—mail：liubangwu@ime．ac．caAbstract：TheblacksiliconhasbeensuccessfullyproducedbyAuparticle-assistedchemicaletch-ing．Themicrostructure，reflectance，surfacemorphologyandp

4、hotoluminescencepropertiesofblacksiliconhavebeeninvestigatedbyatomicforcemicroscope，spectrophot0meter，infraredspectrometerandph0t0luminescencespectrometer，respectively．Theresultsshowthattheobtainedblacksiliconexhibitsamountain—likestructurewiththeaveragereflectanceof3．31％．The

5、mechanismofblacksiliconproducedbyAuparticle—assistedchemicaletchingisthecombinationofetchingeffectandpassivationeffect．Thephot0luminescencespectrumcanbeseparatedintothreepeakswhichresultsfromquantumconfinementeffect，siloxene，impurityanddefect，respectively．Keywords：blacksilico

6、n；microstructure；reflectivity；infraredspectroscopy；phot0luminescencespectroscopy秒激光脉冲I3]、反应离子刻蚀法(RIE)[4-5]、电化—口学腐蚀法_6_7]和金属催化化学腐蚀法[8删等。这黑硅作为一种低反射率的材料，几乎可以全些方法中，金属催化化学腐蚀方法的过程最为简部吸收近紫外至近红外波段的光，在太阳能电单，并且成本相对较低。在金属催化化学腐蚀过池、光电探测器和发光器件等领域有着广泛程中被用作催化剂的主要有金、钯、铂和铜等金的用途。目前制备黑硅的方法有很多，主要

7、有飞属，腐蚀溶液主要有HF／K，Cr，O，／H，O溶液J、收稿日期：2012．07—19；修订日期：2012．10—08基金项目：国家自然科学基金(61106060)；中国科学院知识创新工程重大项目(Y2YF028001)；国家高技术研究发展计划(2012AA052401)资助项目作者简介：邵长金(1964一)，男，山东费县人，主要从事物理原理在采油中的应用的研究。E—mail：liubangwu@ime．ac．an，Tel：(010)82995758第l2期邵长金．等：黑硅材料的制备及其光学特性图2为黑硅的反射率曲线图，测量范围为硅片表面具有S

8、i一0一Si、Si一0和Si—F键，而黑300～1100iqm可以看到黑硅的反射率比抛光硅表面具有si一0一si、Si—H、Si—F和S