[发明专利]一种制备黑硅材料的方法

摘要

本发明属于黑硅材料制备领域，具体涉及一种采用热蒸发和磁控溅射的方式制备硒硅复合膜，并利用飞秒激光刻蚀制备黑硅的方法。本发明通过在现有工艺中硒膜上溅射的一层硅膜作为保护层，减少了飞秒刻蚀过程中硫族元素的挥发，提高了掺杂含量，且可以阻止激光脉冲照射引入的杂质Se向晶粒边界扩散，从而保持其在表面的掺杂浓度，以提高黑硅的吸收率。使用该方法制备的黑硅在400～1100nm波段的吸收率高于95％，在1100～2200nm波段的吸收率高于90％。相比于未覆盖硅保护层，仅热蒸发一层硒膜制备的黑硅材料，本方法制备的黑硅在近红外波段的吸收率有明显提高。

主权项

一种制备黑硅材料的方法，包括以下步骤：步骤1、对硅衬底进行清洗，以获得清洁的硅衬底备用；步骤2、采用热蒸发的方式在硅衬底表面沉积一层硒膜作为杂质源，硒膜厚度为50～300nm；步骤3、采用磁控溅射的方式在步骤2制备的硅衬底硒膜上再制备一层硅膜作为硅保护层，硅膜厚度为50～150nm；步骤4、将步骤3制备的硅衬底在0.2～0.8atm氮气气氛下进行飞秒激光刻蚀，飞秒激光刻蚀时入射光能量密度为1～10kJ/m²，扫描速度为0.5～10mm/s；步骤5、将扫描刻蚀后的硅衬底放入氢氟酸中，除去表面的氧化硅层；用去离子水洗净并用氮气吹干，得到黑硅。