硅由于禁帶寬度（1.12 e V）的限制,太陽光譜中波長λ=1.1–2.5μm的近紅外光不能被其吸收利用。而太陽光譜中這部分的能量占太陽光總能量約30%。為此,利用超飽和摻硫深能級雜質(zhì)制備黑硅,以調(diào)控硅的能帶結(jié)構(gòu),形成亞帶隙,可改變硅的光譜吸收范圍。若黑硅材料對全太陽光譜（λ=0.25–2.5μm）的強(qiáng)吸收,有效轉(zhuǎn)換為光生載流子,則有望突破現(xiàn)有硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率極限。此外,黑硅還可作為優(yōu)異的室溫紅外探測器材料。本論文分別利用SF₆背景氣氛和Si–S–Si多層膜以作為S深能級雜質(zhì)源,再通過納秒脈沖激光輻照成功制備了黑硅材料。利用多種檢測分析手段,表征了兩種方法制備的黑硅材料的微結(jié)構(gòu)、成分特點(diǎn),光學(xué)性能和電學(xué)性能。此外,由于熱退火工藝是半導(dǎo)體光電器件的常規(guī)工藝,本論文也研究了熱退火工藝對黑硅材料性能的影響。研究結(jié)果表明,相比飛秒脈沖激光制備方法,納秒脈沖激光制備的黑硅材料結(jié)晶性較好,雜質(zhì)濃度達(dá)到了10²⁰ cm^-3量級,并具備良好的全太陽光譜吸收率和電學(xué)特性,包括較高的載流子濃度、Hall遷移率和較低的薄層電阻。此外,相...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 黑硅材料簡介
    1.2 黑硅材料制備方法簡介
        1.2.1 脈沖激光燒蝕法
        1.2.2 離子注入法
        1.2.3 濕法刻蝕法
        1.2.4 反應(yīng)離子刻蝕法
    1.3 常規(guī)退火工藝簡介
        1.3.1 熱退火
        1.3.2 激光退火
    1.4 黑硅材料相關(guān)研究進(jìn)展概述
    1.5 論文的目的、意義和主要內(nèi)容
2 黑硅材料制備及性能測試設(shè)備
    2.1 黑硅材料制備設(shè)備
        2.1.1 Nd：YAG納秒激光系統(tǒng)
        2.1.2 三維電控平移臺
        2.1.3 六氟化硫氣氛室
        2.1.4 真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)
        2.1.5 程控退火爐
    2.2 黑硅材料性能測試設(shè)備
        2.2.1 結(jié)構(gòu)和成分測試：掃描和透射電子顯微鏡
        2.2.2 光學(xué)性能測試：紫外?可見?近紅外分光光度計(jì)
        2.2.3 電學(xué)性能測試：霍爾效應(yīng)測試儀
    2.3 本章小結(jié)
3 納秒脈沖激光六氟化硫氣氛下制備黑硅
    3.1 制備工藝原理
    3.2 實(shí)驗(yàn)過程
    3.3 性能測試分析
        3.3.1 結(jié)構(gòu)和成分特點(diǎn)
        3.3.2 光學(xué)性能
        3.3.3 電學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
4 納秒脈沖激光燒蝕硅-硫-硅多層膜制備黑硅
    4.1 制備工藝
    4.2 性能測試分析
        4.2.1 結(jié)構(gòu)和成分特點(diǎn)
        4.2.2 光學(xué)性能
        4.2.3 電學(xué)性能
    4.3 本章小結(jié)
5 熱退火工藝對黑硅性能影響
    5.1 熱退火工藝
    5.2 性能變化分析
        5.2.1 形貌和雜質(zhì)擴(kuò)散特點(diǎn)
        5.2.2 光學(xué)性能
        5.2.3 電學(xué)性能
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果



本文編號：4038475