微納結構硅的制備及器件化應用研究.pdf

1、硅是極為常見的一種元素，然而它極少以單質形式在自然界出現(xiàn)，而是以復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，以硅為基礎的半導體器件成為主流半導體器件。光探測及光伏領域對近紅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。化合物半導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用?？茖W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小尖錐微結構的一類材料，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腐蝕工藝制備多孔硅，制備出了具有微米尺度的表面微結構硅。創(chuàng)新性地提出了“納米多孔硅”的設想，利用電化學與金屬催化化學相結合的刻蝕工藝，成功制備出了“納米多孔硅”這種微結構硅材料?；趯ξ⒔Y構硅金半接觸及器件制備的研究需要，基于微結構硅材料進行了電極制備及PIN原

3、理性器件試制。研究表明，電化學腐蝕與金屬催化刻蝕結合制備“納米多孔硅”的設想具有可行性，制備出的“納米多孔硅”具有良好的光學性能，基于微結構硅制備的PIN單元原理性器件，在近紅外波段的響應度較高，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構，在300 nm~1100 nm波段范圍內光吸收率明顯增強；