發(fā)布時(shí)間：2024-03-22 21:56

　　基于過(guò)飽和摻雜硅材料制備的光電探測(cè)器表現(xiàn)出低電壓高增益、可見光到近紅外波段寬光譜響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),主要介紹了飛秒激光過(guò)飽和摻雜的作用機(jī)制,以及相應(yīng)硅基光電探測(cè)器的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,具體討論了如何提升器件響應(yīng)、抑制暗電流、改善材料晶格質(zhì)量、提升載流子輸運(yùn)能力等問(wèn)題,介紹了器件在柔性光電子領(lǐng)域的應(yīng)用拓展,并展望了飛秒激光過(guò)飽和摻雜硅基光電探測(cè)器的發(fā)展前景。

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1脈沖激光熔化和再固化過(guò)程中摻雜劑擴(kuò)散過(guò)程的示意圖[24]

2015年Sher等[24]提出了一個(gè)摻雜模型來(lái)描述飛秒激光輻照硅表面時(shí)的熔融再凝固的摻雜過(guò)程（圖1）。如果液體中的摻雜濃度高于固體中的最大溶解度，再凝固動(dòng)力學(xué)決定了固體內(nèi)捕獲的摻雜劑（溶質(zhì)）的數(shù)量，其具體取決于摻雜劑的擴(kuò)散速度和液相的再凝固速度。當(dāng)凝固速度大于擴(kuò)散速度時(shí)，形成過(guò)....

圖2黑硅表面的選區(qū)電子衍射圖像和結(jié)電流電壓特性[20]。（a）退火前和（b）退火后（975K,30min）黑硅表面的選區(qū)電子衍射圖像；（c）激光摻雜區(qū)與p型襯底之間的結(jié)電流電壓特性

Gimpel等[32]等通過(guò)電子背散射實(shí)驗(yàn)分析了飛秒激光過(guò)飽和摻雜黑硅時(shí)的結(jié)晶度，他們發(fā)現(xiàn)，脈沖尾端重疊處會(huì)因積累效應(yīng)出現(xiàn)非晶現(xiàn)象，反而使用特定脈沖可以在脈沖中心處得到良好的單晶，通過(guò)退火，整個(gè)區(qū)域可以再結(jié)晶為單晶。所以Winkler等[20]使用單脈沖打點(diǎn)制作了一塊大面積黑硅。....

圖3黑硅光電探測(cè)器的光電性質(zhì)。（a）無(wú)摻雜黑硅光電探測(cè)器的明暗電流隨電壓變化的特性[37];(b）過(guò)飽和摻銀硅基光電探測(cè)器的亞帶隙光譜響應(yīng)度與光子能量的關(guān)系，且觀察到一個(gè)閾值能量為0.82eV的扭結(jié)[38]

研究發(fā)現(xiàn)硫族元素過(guò)飽和摻雜的黑硅能實(shí)現(xiàn)從可見光到近紅外的寬光譜高吸收，但由于過(guò)飽和摻雜硫族元素會(huì)在硅表面形成較高濃度的自由載流子，提高了表面電活性的同時(shí)不可避免地引入了大量的面缺陷和復(fù)合中心，從而影響器件的電學(xué)性能，同時(shí)，退火導(dǎo)致?lián)诫s元素的溢出也會(huì)降低黑硅的紅外吸收[33]。針對(duì)....

圖5納秒激光退火對(duì)晶格結(jié)構(gòu)的影響[48]。（a）高結(jié)晶度的過(guò)飽和摻雜硅的晶格結(jié)構(gòu)；（b）寬譜段吸收光譜

2015年，哈佛大學(xué)Mazur課題組通過(guò)在飛秒激光過(guò)飽和摻雜之后進(jìn)行納秒激光退火[48]，獲得了高結(jié)晶度的過(guò)飽和摻雜硅，并且去除了晶格中壓力誘導(dǎo)的缺陷。該黑硅同時(shí)顯示出高結(jié)晶度、高的全光譜吸收率（圖5）以及有整流效應(yīng)的同質(zhì)結(jié)。此外，這種納秒激光退火工藝還可以重新激活由于熱退火而降....

本文編號(hào)：3935005