微納結(jié)構(gòu)硅的制備及器件化應(yīng)用研究.pdf

1、硅是極為常見的一種元素，然而它極少以單質(zhì)形式在自然界出現(xiàn)，而是以復(fù)雜的硅酸鹽或二氧化硅的形式，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中。硅的含量巨大且提純難度不高，以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件成為主流半導(dǎo)體器件。光探測及光伏領(lǐng)域?qū)t外和可見光波段的吸收有較高要求，而單晶硅擁有較大的禁帶寬度，無法高效吸收這些波段的光?；衔锇雽?dǎo)體材料雖然能在一定程度解決這個問題，但成本高昂限制了它們的廣泛應(yīng)用?？茖W(xué)家們不得不在硅材料本身尋求新的解決辦法。“黑硅”是通過

2、飛秒激光刻蝕等得到的在硅材料表面具有均勻細(xì)小尖錐微結(jié)構(gòu)的一類材料，能夠提高硅對光的吸收能力、延伸光譜探測范圍，在可見及近紅外波段有非常不錯的表現(xiàn)。
　　本文采用光催化電化學(xué)腐蝕工藝制備多孔硅，制備出了具有微米尺度的表面微結(jié)構(gòu)硅。創(chuàng)新性地提出了“納米多孔硅”的設(shè)想，利用電化學(xué)與金屬催化化學(xué)相結(jié)合的刻蝕工藝，成功制備出了“納米多孔硅”這種微結(jié)構(gòu)硅材料?；趯ξ⒔Y(jié)構(gòu)硅金半接觸及器件制備的研究需要，基于微結(jié)構(gòu)硅材料進(jìn)行了電極制備及PIN原

3、理性器件試制。研究表明，電化學(xué)腐蝕與金屬催化刻蝕結(jié)合制備“納米多孔硅”的設(shè)想具有可行性，制備出的“納米多孔硅”具有良好的光學(xué)性能，基于微結(jié)構(gòu)硅制備的PIN單元原理性器件，在近紅外波段的響應(yīng)度較高，這對改善硅基 PIN探測器的性能具有重要意義。論文取得的主要研究成果如下：
　　1）基于光催化電化學(xué)腐蝕工藝制備得到的多孔硅，具有大面積均勻性和良好的微米尺度表面微結(jié)構(gòu)，在300 nm~1100 nm波段范圍內(nèi)光吸收率明顯增強(qiáng)；