第5期 刘邦武等：多晶黑硅的制备及其组织性能 ·621· 5 图2SF6/02值为2.80时不同偏压下制备的黑硅显微组织.(a)-500V:(b)-1000V:(c)-1500V:(d)-2000V:(e)-2500V Fig.2 Microstructures of black silicon prepared under different bias voltages at a so ratio of 2.80:(a)-500V:(b)-1000V:(c)-1500 V:(d)-2000V:(e)-2500V 100 100 2.16 80 多品硅 2.80 黑硅 3.75 60 60 8.50 40 40 20 20 5001000150020002500 5001000150020002500 波长/m 波长mm 图3多晶硅和黑硅的吸收光谱 图5偏压为-2kV下不同Qsg,/Qo,值时制备的黑硅吸收光谱 Fig.3 Optical absorbance spectra of polycrystalline silicon and black Fig.5 Optical absorbance spectra of black silicon prepared at differ- silicon ent Oso ratio under-2kV bias voltage 硅表面组织是均匀的，多晶黑硅的平均少数载流子 100 N -500V 寿命为5.68μ5，比普通硅片的平均少数载流子寿命 -1000V 有所提高，这是因为在制备黑硅的过程中，本文采用 80 -1500V -2000V 的为SF。/02等离子体，会在黑硅的表面生成 -2500V Si,0,F.,对黑硅表面产生钝化作用，使黑硅平均少 60 数载流子寿命提高、 3结论 5001000150020002500 波长/m (1)利用等离子体浸没离子注入技术在多晶硅 图4Qs。1Qo2值为2.80时不同偏压条件下制备的黑硅吸收 基底上制备了黑硅材料，扫描电镜结果表明黑硅呈 光谱 现多孔组织，孔的直径为300nm. Fig.4 Optical absorbance spectra of black silicon prepared under (2)在可见光波段，黑硅的光吸收率高于 different bias voltages at ao ratio of 2.80 94%，其平均少数载流子寿命为5.68μs (3)研究了注入工艺参数对黑硅的影响，发现 数载流子寿命的差别不大，表明所用硅片中的缺陷 Qs。/Qo,值对黑硅的组织性能影响最大，当其为 是比较均匀的，说明等离子浸没离子注入制备的黑 2.80时制备的黑硅组织性能最好第 5 期 刘邦武等: 多晶黑硅的制备及其组织性能 图 2 SF6 /O2 值为 2. 80 时不同偏压下制备的黑硅显微组织． ( a) － 500 V; ( b) － 1 000 V; ( c) － 1 500 V; ( d) － 2 000 V; ( e) － 2 500 V Fig． 2 Microstructures of black silicon prepared under different bias voltages at a QSF6 /QO2 ratio of 2. 80: ( a) － 500V; ( b) － 1000V; ( c) － 1500 V; ( d) － 2 000 V; ( e) － 2 500 V 图 3 多晶硅和黑硅的吸收光谱 Fig． 3 Optical absorbance spectra of polycrystalline silicon and black silicon 图 4 QSF6 /QO2 值为 2. 80 时不同偏压条件下制备的黑硅吸收 光谱 Fig． 4 Optical absorbance spectra of black silicon prepared under different bias voltages at a QSF6 /QO2 ratio of 2. 80 数载流子寿命的差别不大，表明所用硅片中的缺陷 是比较均匀的，说明等离子浸没离子注入制备的黑 图 5 偏压为 － 2 kV 下不同 QSF6 /QO2值时制备的黑硅吸收光谱 Fig． 5 Optical absorbance spectra of black silicon prepared at differ￾ent QSF6 /QO2 ratio under － 2 kV bias voltage 硅表面组织是均匀的，多晶黑硅的平均少数载流子 寿命为 5. 68 μs，比普通硅片的平均少数载流子寿命 有所提高，这是因为在制备黑硅的过程中，本文采用 的为 SF6 /O2 等 离 子 体，会在黑硅的表面生成 SixOyFz，对黑硅表面产生钝化作用，使黑硅平均少 数载流子寿命提高． 3 结论 ( 1) 利用等离子体浸没离子注入技术在多晶硅 基底上制备了黑硅材料，扫描电镜结果表明黑硅呈 现多孔组织，孔的直径为 300 nm． ( 2) 在 可 见 光 波 段，黑硅的光吸收率高于 94% ，其平均少数载流子寿命为 5. 68 μs． ( 3) 研究了注入工艺参数对黑硅的影响，发现 QSF6 /QO2 值对黑硅的组织性能影响最大，当 其 为 2. 80 时制备的黑硅组织性能最好． ·621·