[发明专利]一种点阵扫描制备黑硅的方法和装置

权利要求书

1.一种点阵扫描制备黑硅的方法和装置，其特征在于该方法包括：

步骤1：将硅片置于含掺杂物质的样品室中；

步骤2：将脉冲激光器(1)的单束激光依次通过光阑(2)、反射镜(3)、半波片(4)、偏振片(5)、快门(6)、扩束镜(7)、聚焦透镜(8)和达曼光栅(9)等元件得到点阵激光；

步骤3：将点阵激光辐照硅片表面，通过计算机(13)控制快门(6)的开闭和三维平移台(12)的运动实现点阵扫描，得到表面为微尖锥结构的黑硅材料。

2.根据权利要求1所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：所述掺杂物质包括气态、粉末态的硫系物质或气态含氮元素的物质；气态硫系物质为H₂S或SF₆，粉末态硫系物质为S、Se、Te粉末；含氮元素的物质为N₂或NF₃。

3.根据权利要求1所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：所述脉冲激光器(1)为纳秒、皮秒或飞秒激光器，频率为1～10kHz。

4.根据权利要求1所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：所述达曼光栅(9)为单个达曼光栅或组合达曼光栅，单束激光经过达曼光栅(9)后变为均匀的点阵激光。

5.根据权利要求4所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：点阵激光的光点个数由设计的达曼光栅分束比决定。

6.根据权利要求4所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：点阵激光中单个光点的直径通过改变达曼光栅(9)与样品架(10)的距离来调节，单个光点直径范围为10～600μm。

7.根据权利要求1所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：点阵激光辐照到硅表面时，单个光点的能量密度大于硅的熔化阈值1.5kJ/m²。

8.根据权利要求1所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：在制备大尺寸黑硅时，先通过三维平移台控制样品架沿水平方向扫描；待水平方向扫描完毕后，关闭快门，然后通过三维平移台控制样品架沿纵向移动一段距离，打开快门，重复水平方向的扫描。

9.根据权利要求8所述的一种点阵扫描制备黑硅的方法，其特征在于：三维平移台(12)控制样品架(10)沿纵向移动距离a与点阵激光的点阵常数b以及达曼光栅分束比参数N满足关系a＝N·b/(N-1)。

10.一种点阵扫描制备黑硅的装置，其特征在于：该装置包括脉冲激光器(1)、光阑(2)、反射镜(3)、半波片(4)、偏振片(5)、快门(6)、扩束镜(7)、聚焦透镜(8)、达曼光栅(9)、样品架(10)、样品室(11)、三维平移台(12)；激光从激光器发出，依次通过上述元件；还包括计算机(13)，计算机(13)通过快门控制器和三维平移台控制器分别控制快门(6)的开闭和三维平移台(12)的运动。