[发明专利]一种制备黑硅的方法

说明书

技术领域

本发明属于黑硅材料制备技术领域，具体涉及一种采用共蒸发硅铝掺杂膜并利用湿法刻蚀制备黑硅的方法。

背景技术

硅作为一种重要的半导体材料，在太阳电池、光传感器、探测器制备等领域都有广泛的应用，但晶体硅本身由于禁带宽度、高表面反射率等特性，使其在光电器件应用受到很大限制。黑硅材料的发现则很好的解决了上述难题，对整个半导体工业产生了深远的影响。

早在上世纪80年代初，作为离子反应刻蚀硅片副产物的黑硅就已被发现，但是直至1998年，哈佛大学M azur实验室利用飞秒激光作用于硅片表面，获得了一种准有序晶微结构硅材料——黑硅，它能够几乎全部吸收掉近紫外一近红外0.25～2.5μm的光，在可见和红外区域有良好的发光特性和场致发射特性等。这些特性使得黑硅在硅基器件领域具有非常重要的潜在应用价值。

目前，国内外用于制备黑硅的方法有很多，除了广为人知的黑硅发现者E.M azur教授研究组率先采用的飞秒激光扫描法，还有反应离子刻蚀法、化学刻蚀法等。

飞秒激光扫描法是在氟化硫(SF₆)气氛中用飞秒激光脉冲作用到Si表面，获得针状或柱状结构的黑硅。反应离子刻蚀法是利用SF₆/O₂混合体系作为离子源，对硅片进行深层反应从而形成黑硅。这两种方法需要的设备昂贵，工艺重复性差，制备的黑硅面积小、并且都需要用到对环境有影响的有毒气体等缺点。

化学刻蚀法目前主要有掩膜辅助和金属粒子辅助刻蚀两种。掩膜辅助化学刻蚀通常是在Si晶体表面覆盖一层具有特定形状的薄膜物质，对待刻蚀物体的表面进行区域性的保护，而暴露出来的部分则是进行刻蚀、除去的区域，从而实现基底表面选择性腐蚀，通常使用的刻蚀液为氟化氢(HF)和过氧化氢(H₂O₂)混合液。金属粒子辅助刻蚀是在Si表面镀制一层金属，常用的为金(Au)、银(Ag)，利用氟化氢(HF)和过氧化氢(H₂O₂)混合液作为刻蚀液从而得到黑硅。化学刻蚀法制作掩膜的使用过程十分繁琐，而金属粒子辅助法则需要用到贵金属，并且两种方法都需要使用到氟化氢这种对环境十分有害的物质。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备黑硅的方法，该方法简化制备工艺的过程，降低黑硅的制备成本，适合大面积黑硅的制备，同时避免使用昂贵复杂的制造设备以及对环境、人体产生危害。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种制备黑硅的方法，包括：

对基片进行表面清洁处理；

采用共蒸发法在上述基片表面沉积厚度为大于3μm的硅铝共掺杂膜；

将镀有硅铝共掺杂膜的基片浸泡在碱刻蚀溶液中，采用超声波对镀有硅铝共掺杂膜的基片进行处理后，用去离子水清洗并用氮气吹干，制备得到黑硅。

在上述技术方案中，所述碱刻蚀溶液的浓度为50％～60％。

在上述技术方案中，所述碱刻蚀溶液的温度为60℃～80℃。

在上述技术方案中，所述将镀有硅铝共掺杂膜的基片浸泡在碱刻蚀溶液中进行刻蚀的时间为1.5小时～3小时。

在上述技术方案中，所述基片为硅片或者玻璃。

本发明提供的制备黑硅的方法的有益效果是：

本发明提供的制备黑硅的方法与现有黑硅的制法的主要区别是，本方法是在基片上镀上一层硅铝共掺杂膜，再利用湿法刻蚀对硅铝共掺杂膜进行刻蚀制备得到黑硅的，其中基片只是承载黑硅的载体，而不是直接作用于基片制备黑硅的。因此只要是本领域常用的基片均适用于本发明的方法。

并且，本发明提供的制备黑硅的方法避免使用昂贵复杂的制造设备以及对环境、人体产生危害的，制备工艺简便易行，降低了制备成本，适合用于大面积黑硅的生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1本发明提供的制备黑硅的工艺流程图。

图2实施例1制得的黑硅的截面扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做以详细说明。

实施例1