Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tăng cường khả năng hấp thụ tia hồng ngoại: cấu trúc silicon đen chế tạo theo quy trình hai bước và ứng dụng thiết bị của nó
Tóm tắt
Silicon được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn nhưng có hiệu suất kém trong các thiết bị quang điện gần hồng ngoại do phản xạ cao và giới hạn băng tần. Trong nghiên cứu này, phương pháp ăn mòn ion phản ứng sâu (DRIE) kết hợp với cấy ion trong plasma (PIII) được sử dụng để chế tạo silicon đen có cấu trúc vi trên bề mặt C-Si. Các bề mặt được cải thiện này được dop bằng các nguyên tố lưu huỳnh, giúp thu hẹp băng tần và tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng, đặc biệt là trong dải hồng ngoại gần (từ 800 đến 2000 nm). Trong khi đó, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa tăng đáng kể lên tới 83%. Một cảm biến quang điện Si-PIN với silicon đen cấu trúc vi ở bề mặt phía sau thể hiện hiệu suất thiết bị nổi bật, dẫn đến độ nhạy là 0,53 A/W tại 1060 nm. Silicon đen cấu trúc vi mới này, kết hợp với đặc tính băng tần hẹp, có thể có ứng dụng tiềm năng trong phát hiện quang điện gần hồng ngoại.
Từ khóa
#silicon đen #phát hiện hồng ngoại #cảm biến quang điện #ăn mòn ion trong plasma #cấy ionTài liệu tham khảo
Xia Y, Liu B, Liu J et al (2011) A novel method to produce black silicon for solar cells. Sol Energy 85(7):1574–1578
Cheng YT, Ho JJ, Tsai SY et al (2011) Efficiency improved by acid texturization for multi-crystalline silicon solar cells. Sol Energy 85(1):87–94
Nguyen KN, Basset P, Marty F et al (2013) On the optical and morphological properties of microstructured black silicon obtained by cryogenic-enhanced plasma reactive ion etching. J Appl Phys 113(19):194903
Cheung NW (1996) Plasma immersion ion implantation for semiconductor processing. Mater Chem Phys 46(2–3):132–139
Ma Z, Jiang C, Yuan W et al (2013) Large-scale patterning of hydrophobic silicon nanostructure arrays fabricated by dual lithography and deep reactive ion etching. Nano-Micro Letters 5(1):7–12
Jansen HV, de Boer MJ, Unnikrishnan S et al (2009) Black silicon method X: a review on high speed and selective plasma etching of silicon with profile control: an in-depth comparison between Bosch and cryostat DRIE processes as a roadmap to next generation equipment. J Micromech Microeng 19(3):033001
Beyer W, Lejeune M, Muller J et al (2003) Alternative gases and processes for amorphous and microcrystalline silicon etching. Photovoltaic energy conversion. Proceedings of 3rd world conference on. IEEE 2:1584–1587
Djeridane Y, Abramov A, iCabarrocas PR (2007) Silane versus silicon tetrafluoride in the growth of microcrystalline silicon films by standard radio frequency glow discharge. Thin Solid Films 515(19):7451–7454
Chen KS, Ayón AA, Zhang X et al (2002) Effect of process parameters on the surface morphology and mechanical performance of silicon structures after deep reactive ion etching (DRIE). J Microelectromech Syst 11(3):264–275
Liu K, Qu S, Zhang X et al (2014) Sulfur-doped black silicon formed by metal-assist chemical etching and ion implanting. Applied Physics A 114(3):765–768
Crouch CH, Carey JE, Shen M et al (2004) Infrared absorption by sulfur-doped silicon formed by femtosecond laser irradiation. Applied Physics A 79(7):1635–1641
Lv J, Zhang T, Zhang P et al (2018) Review application of nanostructured black silicon. Nanoscale Res Lett 13(1):110
Oh J, Yuan HC, Branz HM (2012) An 18.2%-efficient black-silicon solar cell achieved through control of carrier recombination in nanostructures. Nat Nanotechnol 7(11):743
Peng KQ, Wang X, Li L et al (2013) Silicon nanowires for advanced energy conversion and storage. Nano Today 8(1):75–97
Ma LL, Zhou YC, Jiang N et al (2006) Wide-band “black silicon” based on porous silicon. Appl Phys Lett 88(17):171907
Wang WC, Lin CW, Chen HJ et al (2013) Surface passivation of efficient nanotextured black silicon solar cells using thermal atomic layer deposition. ACS Appl Mater Interfaces 5(19):9752–9759
Algasinger M, Paye J, Werner F et al (2013) Improved black silicon for photovoltaic applications. Adv Energy Mater 3(8):1068–1074
Zhang P, Li S, Liu C et al (2014) Near-infrared optical absorption enhanced in black silicon via Ag nanoparticle-induced localized surface plasmon. Nanoscale Res Lett 9(1):519
Zhang T, Zhang P, Li S et al (2013) Black silicon with self-cleaning surface prepared by wetting processes. Nanoscale Res Lett 8(1):351
Zhang T, Wu J, Zhang P et al (2018) High speed and stable solution-processed triple Cation Perovskite Photodetectors. Advanced Optical Materials 6(13):1701341
Zhong H, Guo A, Guo G et al (2016) The enhanced light absorptance and device application of nanostructured black silicon fabricated by metal-assisted chemical etching. Nanoscale Res Lett 11(1):322
Hamamatsu Photonics Company. Light semiconductor detector. Silicon photoelectronic diode. http://www.hamamatsu.com.cn/product/category/10002/10003/10088/index.html