[发明专利]室温下光伏型黑硅肖特基结红外探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种室温下光伏型黑硅肖特基结红外探测器，其特征在于，其结构从上到下依次为：银栅线、正面电极、钝化层、正面黑硅层、硅衬底、背面黑硅层、金属层、N型硅或P型硅薄膜、背面电极；其中：

所述硅衬底采用P型硅或者N型硅，掺杂浓度为1×10¹⁵～1×10²⁰cm^-3范围内，电阻率在2～1000 Ω·cm^-1范围内；

所述黑硅层纳米孔深度在100～2000 nm范围内，直径在50～2000 nm范围内；

所述N型硅或P型硅的薄膜层厚度在100nm～2000nm范围内，掺杂浓度在1×10¹⁵～1×10²⁰cm^-3范围内，电阻率在2～1000 Ω·cm^-1范围内；

所述钝化层材料选自氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锆，厚度在1～30 nm范围内；

所述金属层材料选自金、银、铜、铂，或者选自金属硅化物铂硅、铱硅、钨硅、钯硅、铁硅。

2.根据权利要求1所述的室温下光伏型黑硅肖特基结红外探测器，其特征在于，所述肖特基结由金属层与N型硅或P型硅薄膜层形成、金属层与硅衬底形成，或者由金属层与黑硅层形成。

3.根据权利要求1所述的室温下光伏型黑硅肖特基结红外探测器，其特征在于，所述产生光伏效应的PN结由N型硅或P型硅薄膜层与背面黑硅层形成，或者由N型硅或P型硅薄膜层与硅衬底形成。

4.根据权利要求1所述的室温下光伏型黑硅肖特基结红外探测器，其特征在于，所述正面电极材料为ITO透明导电薄膜，所述背面电极材料选自金属铝、银、金，或者这些金属的硅化物。

5.一种如权利要求1-4之一所述室温下光伏型黑硅肖特基结红外探测器的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）在硅衬底上制备正面黑硅层与背面黑硅层；

（2）在背面黑硅层上制备金属层，并高温退火形成肖特基结；

（3）在金属层上制备N型硅或P型硅薄膜层，高温退火后与背面黑硅层或硅衬底形成PN结，同时与金属层形成另一肖特基结；

（4）在正面黑硅层上制备钝化层；

（5）在正面与背面分别制备正面电极、背面电极和银栅线，并高温退火以形成欧姆接触。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所用硅衬底为P型硅或者N型硅，采用双面抛光的硅片，硅片尺寸为10×10×0.1 mm³～ 50×50×0.5 mm³，掺杂浓度为1×10¹⁵～1×10²⁰cm^-3范围内，电阻率为0.1～5000 Ω·cm^-1范围内；制备黑硅层之前，对硅衬底进行预处理：将硅衬底放在浓硫酸与过氧化氢1:1混合溶液中蒸煮1小时，洗去硅衬底表面有机物及其他杂质；然后将硅衬底浸在氢氟酸溶液中去除硅衬底表面氧化物，氢氟酸浓度为10%，浸泡时间范围为20秒到60秒；

所述黑硅层制备采用化学腐蚀或者物理腐蚀的方法；

所述化学腐蚀，是将硅衬底浸润在氢氟酸、过氧化氢、水的混合溶液中进行腐蚀；腐蚀时间范围为20秒～500秒；化学腐蚀中添加有催化剂，所述催化剂选自金属银、金、铂、铜；

所述物理腐蚀，采用离子束刻蚀或激光刻蚀；在离子刻蚀过程中，硅衬底置于惰性气体氛围中，气压范围为1KPa～0.5 MPa；所述激光刻蚀，采用脉冲激光进行刻蚀；激光脉冲宽度为100 fs～100 ns，波长为200 nm～2000 nm；在刻蚀过程中，使用透镜将激光聚焦在硅衬底上，光斑直径范围为1微米到200微米；激光器扫描速度范围为20微米/秒～2000微米/秒。