硅基微腔結(jié)構(gòu)在許多光學(xué)與光電子器件領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用.針對(duì)微腔結(jié)構(gòu)在熱光伏系統(tǒng)中的可能應(yīng)用,結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究.通過(guò)利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備了非晶氮化硅與氮氧化硅薄膜,獲得相應(yīng)的光學(xué)常數(shù),然后利用軟件模擬研究不同結(jié)構(gòu)的微腔的光學(xué)特性,進(jìn)而制備一維光子微腔結(jié)構(gòu),在中心波長(zhǎng)為1.1μm和2.0μm處分別獲得81%和56%的選擇性透射率;同時(shí),對(duì)薄膜吸收對(duì)微腔特性的影響進(jìn)行了分析.

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【部分圖文】：

圖1(a)a-SiNx的折射率和Si/N原子比隨[NH3]/[SiH4]的變化曲線；(b)a-SiNyOz的折射率和Si/O原子比隨[N2O]/[SiH4]的變化曲線

首先通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)得石英襯底上的不同生長(zhǎng)參數(shù)的樣品的透射譜曲線，結(jié)合EDS（能量色散X-射線光譜）分析，計(jì)算得到薄膜的折射率、原子比與氣體流量之間的關(guān)系.圖1a表示氮化硅（SiNx）薄膜的折射率、N/Si原子比與氣流比A=[NH3]/[SiH4]的關(guān)系，圖1b表示氮氧化硅（....

圖2三種微腔的剖面結(jié)構(gòu)示意圖

為了研究基于非晶氧化硅和氮氧化硅材料的微腔特性，設(shè)計(jì)了三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬研究.圖2是三種結(jié)構(gòu)的示意圖.其中結(jié)構(gòu)A在a-SiNyOz中間層兩側(cè)各有兩個(gè)周期的DBR反射結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)B有三個(gè)周期的反射結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)C則將高折射率的a-SiNx層作為最外層，也就是只有2.5個(gè)周期反射結(jié)構(gòu)....

圖3(a)分別具有2,2.5,3個(gè)反射周期的微腔的模擬透射譜；(b)分別具有3.5,4個(gè)反射周期的微腔的模擬透射譜；(c)中心波長(zhǎng)分別為1.1,1.5和2.0μm的結(jié)構(gòu)C微腔的模擬透射譜；(d)中心波長(zhǎng)為1.1μm的結(jié)構(gòu)C微腔在短波段的模擬透射譜

圖3給出了對(duì)不同結(jié)構(gòu)微腔透射譜的模擬研究結(jié)果，其中圖3a是具有不同結(jié)構(gòu)A,B,C的微腔的模擬透射譜結(jié)果，中心波長(zhǎng)設(shè)計(jì)在1.1μm.可以看出，和結(jié)構(gòu)A相比，結(jié)構(gòu)B具有更窄的選擇透過(guò)峰，在截止區(qū)的透射率也更低，這表明增加反射層的周期數(shù)可以獲得更好的干涉效果，從而得到更好的選擇性透射效....

圖4中心波長(zhǎng)為1.1μm的微腔的剖面SEM照片(a)，模擬和實(shí)驗(yàn)得到的透射譜(b)，中心波長(zhǎng)為2.0μm的微腔的模擬和實(shí)驗(yàn)得到的透射譜(c)

基于模擬研究結(jié)果選擇結(jié)構(gòu)C來(lái)制備全硅基微腔.考慮到在熱光伏系統(tǒng)中，目前輻射調(diào)控的波段在1.1～2.0μm，因此就以共振波長(zhǎng)為1.1μm和2.0μm分別設(shè)計(jì)與制備相應(yīng)微腔結(jié)構(gòu).圖4a是利用PECVD制備的中心共振波長(zhǎng)為1.1μm的a-SiNx/a-SiNyOz微腔結(jié)構(gòu)的剖面掃....

本文編號(hào)：3972809