Ⅵ族元素?fù)诫s黑硅材料及其性能的研究.pdf

1、黑硅材料因其寬光譜高吸收的特性以及低廉的制備成本，使其在高靈敏寬光譜硅基光電探測(cè)器及高性能太陽(yáng)能電池制備方面有著巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。但是，單純的微結(jié)構(gòu)硅在近紅外波段的光吸收特性仍然沒(méi)有較大的質(zhì)變，因此本文在表面微結(jié)構(gòu)制備的同時(shí)引入硫系元素（Se、Te）的摻雜，以雜質(zhì)的摻入提高黑硅材料對(duì)能量小于晶體硅禁帶寬度的光子的吸收。
　　本文首先詳細(xì)地闡述摻雜黑硅的制備工藝：包括摻雜膜層的制備、飛秒激光刻蝕微結(jié)構(gòu)、電極的選擇及制備等。為實(shí)現(xiàn)硫系

2、元素的摻雜，本文創(chuàng)造性的使用固體膜層摻雜的方式引入雜質(zhì)源。即在飛秒激光刻蝕微結(jié)構(gòu)前，將雜質(zhì)元素以真空蒸鍍或者濺射的方式覆蓋于硅襯底表面。并且針對(duì)飛秒激光刻蝕搭建了完整的光路系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光斑半徑、能量密度、脈沖數(shù)目等參數(shù)的控制。針對(duì)樣品的測(cè)試包括可見-近紅外波段的光吸收性質(zhì)、表面形貌、霍爾效應(yīng)和光敏特性。光敏特性的測(cè)試使用如下方式：以波長(zhǎng)1064 nm的半導(dǎo)體激光器作為光源，Keithley4200-SCS型半導(dǎo)體特征分析系統(tǒng)為主要測(cè)試

3、儀器，對(duì)摻雜黑硅進(jìn)行I-V特性的測(cè)試。從測(cè)試結(jié)果中擬合得到特定偏壓下?lián)诫s黑硅的光電響應(yīng)率。其中，Se摻雜黑硅材料可達(dá)到的最高光電響應(yīng)率為0.7792 A/W，Te摻雜黑硅的最大響應(yīng)則高達(dá)2.4836 A/W。
　　在前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了退火時(shí)長(zhǎng)對(duì)于摻雜黑硅光電特性的影響，以期對(duì)摻雜黑硅的制備起到指導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著退火時(shí)間延長(zhǎng)：摻雜黑硅的表面尖錐結(jié)構(gòu)的高寬比逐漸減小，密集程度逐漸增加；近紅外波段光吸收率下降；載流子面密