隨著黑硅制造技術(shù)的日益完善,黑硅因其優(yōu)異的陷光作用、寬譜吸收特性、廉價的制造成本以及良好的工藝兼容性,逐漸在光電探測領域展現(xiàn)出越來越大的潛能。黑硅光電探測的關(guān)鍵技術(shù)是將黑硅獨特的性能與探測器件設計相結(jié)合,將材料性能研究、器件結(jié)構(gòu)設計、制備工藝流程形成一體。本文以基本的光電子學理論為基礎,從黑硅特性的理論研究和黑硅光電探測器的實際制作兩個方面,探究了黑硅光電探測器中材料性能、器件結(jié)構(gòu)以及制備工藝中所蘊含的關(guān)鍵技術(shù)。本文從黑硅的制作工藝出發(fā),提出了一種基于隨機數(shù)生成器的建立黑硅物理模型的創(chuàng)新方法;基于所建立的黑硅晶體結(jié)構(gòu)和表面微結(jié)構(gòu)模型,分析了黑硅的能帶結(jié)構(gòu)以及表面微結(jié)構(gòu)對其性能的具體影響;提出了一種分析黑硅微結(jié)構(gòu)內(nèi)部光傳輸過程的創(chuàng)新研究方法,并對該過程進行了計算分析;通過金輔助刻蝕、磁控濺射的方法,在硅基背面引入了硅化鉑/黑硅肖特基結(jié);基于標準的器件加工流程,制作了硅化鉑/黑硅肖特基型光電探測器,并對探測器的關(guān)鍵性能參數(shù)進行了測試分析。最終所獲得的結(jié)論如下:1.黑硅表面獨特的微結(jié)構(gòu)及其充滿雜質(zhì)能級的能帶結(jié)構(gòu)共同決定了黑硅的寬譜高吸收特性,其中微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生陷光效應降低反射率,能帶結(jié)構(gòu)降低電子...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1SF6氣體環(huán)境下，經(jīng)飛秒激光刻蝕形成的黑硅表面尖錐結(jié)構(gòu)

哈佛大學Mazur教授與Carey聯(lián)合創(chuàng)辦了負責黑硅器件研制的SiO司。該公司于2013年發(fā)布的XQE-1310黑硅探測傳感器獲得了美國軍方夜視部門的測試驗收。該傳感器能在極弱光照環(huán)境下工作，比現(xiàn)有解決方案高出[7]。SiOnyx公司和美國軍方的密切合作，充分說明了基于....

圖1-2黑硅表面圓錐結(jié)構(gòu)單排的透射電鏡明場像

圖1-2黑硅表面圓錐結(jié)構(gòu)單排的透射電鏡明場像[9]硅表面尖錐結(jié)構(gòu)的存在，入射光線會在尖錐結(jié)構(gòu)之間經(jīng)歷過程同時伴隨著在界面處的透射，每次的透射又增加了黑和幾率，就這樣光線如同被陷進了黑硅表面微結(jié)構(gòu)之中。此而得名。其表面多次反射過程如圖1-3所示，陷光效應譜范圍內(nèi)有著極低的反....

圖1-4以不同氣體為背景制備的黑硅吸收率

電子科技大學碩士學位論文顯示了以不同氣體為背景刻蝕得到的黑硅吸收率曲線。黑硅率均達到了80%以上。在SF6氣體環(huán)境下制備的黑硅吸收內(nèi)的吸收率達到了95%以上，同時在近紅外波段的吸收率也N2和空氣環(huán)境下獲得的黑硅雖然在1.1μm之前有著較高的波長的增加，在1.1μm之....

圖1-5以不同氣體為背景制備的黑硅掃描電鏡圖

秒激光刻蝕法制備黑硅正是利用了飛秒激光擁有極強的脈沖能量，括了光傳輸、光爆破和離子反應三個過程。光傳輸是飛秒激光通過統(tǒng)聚焦到被刻蝕的硅片表面，同時進行掃描的過程，對激光的定向極高的要求。光爆破是指高能的飛秒激光在被聚焦到硅片表面后，發(fā)，形成氣化的Si原子。與此同時，充滿反應腔....

本文編號：3924688