电化学制备薄黑硅抗反射膜

采用计算机控制电流密度按指数规律衰减对单晶硅进行电化学腐蚀,得到了折射率随薄膜厚度连续均匀变化的抗反射膜,即黑硅样品. 这种在制取上快速、经济和工艺非常简单的样品,不仅在较宽波段范围内反射率小于5%,且整个薄膜厚度不足1μm. 利用传输矩阵方法对黑硅样品的反射谱进行模拟,得到了理论与实验符合较好的结果. 关键词： 多孔硅 折射率 抗反射膜 黑硅     

等离子体浸没离子注入制备黑硅抗反射层及其光学特性研究

表面织构是一种有效降低表面反射率、提高硅基太阳能电池效率的方法. 采用等离子体浸没离子注入的方法制备了黑硅抗反射层.分别通过原子力显微镜和紫外-可见-近红外分光光度计对黑硅样品表面形貌和反射率进行分析, 结果发现黑硅样品表面布满了高度为0—550 nm的山峰状结构, 结构层中硅体积分数和折射率随抗反射层厚度增加而连续降低. 在300—1000 nm波段范围内,黑硅样品的加权平均反射率低至6.0%. 通过传递矩阵方法对黑硅样品反射谱进行模拟,得到的反射谱与实测反射谱非常符合.     

超辐射发光二极管抗反射膜的设计

分析了设计超辐射发光二极管抗反射膜的光导纳法,介绍了有效折射率的概念。选用TiO2和SiO2两种材料给出了中心波长为850 nm时的设计实例。结果表明设计时要考虑有效折射率,才能获得好的性能。     

飞秒激光制备黑硅的光谱特性

本文采用飞秒激光在空气中对单晶硅进行扫描处理,在硅表面制备出平行排列并具有微尺度沟槽的黑硅材料。在扫描电子显微镜下,观察到了黑硅的纳米尺度的二级结构。通过黑硅的反射光谱发现,在250~1000nm光谱区域的反射率明显降低,且沟槽越深,反射率越低。同时,对沟槽深度与反射率的关系以及二级纳米结构的形貌进行了讨论。通过黑硅的拉曼光谱发现,飞秒激光处理后的硅片没有发生成分和结构上的变化,黑硅的成分依然是单晶硅。     

抗反射膜SiN的热退火特性

本文研究了PECVD抗反射膜SiN的热退火特性。测量结果表明,经过制备GaAs透射光阴极的热压粘结工艺的热退火处理SiN薄膜的折射率增加了约0.1,薄膜厚度减少了约15%.IR透射谱分析表明,这是由于退火后膜中H的释放而引起化学键比例变化所致。此项工作为透射式GaAs光阴极抗反射膜的设计和制备提供了依据。     

多孔硅的表面碳膜钝化

报道对多孔硅（ＰＳ）进行碳膜（ＣＦ）钝化处理的结果。红外吸收光谱表明,经钝化处理样品的表面由Ｓｉ－Ｃ、Ｓｉ－Ｎ和Ｓｉ－Ｏ键所覆盖;荧光我谱表明,经钝化处理的样品较未处理的样品发光强度提高４￣４．５倍,且发光峰位明显蓝移;存放实验显示,经钝化处理的样品发光强度稳定、发光峰位不变。这些结果表明正丁胺可以在多孔硅表面形成优良的钝化碳膜,是一种十分有效的多孔硅后处理途径。     

电化学法制备的多孔硅发光

在（１１１）晶向的ｎ型单晶硅片上，用电化学腐蚀的方法成功地制备出多孔硅膜，室温下，在３４４ｎｍ波长的光激发时用肉眼观察到明亮的桔红色荧光（５７７ｎｍ）研究了ＨＦ浓度，光照强度，电流密度和电化学腐蚀时间对多孔硅膜的发射波长和发光强度的影响，相应的多孔硅量子线度为１．５ｎｍ。     

薄透镜反射成像研究

从薄透镜反射成像的实验现象出发，运用光学系统中变换矩阵的有关理论，研究了薄透镜的反射成像规律，并对双凸透镜及平凸透镜的反射成像进行了定量分析。     

基于RCWA的太阳能电池抗反射膜分析研究

利用严格耦合波分析法（RCWA）分别计算了五种不同形貌的亚波长浮雕结构的太阳能电池抗反射膜性能,分别从占空比、光栅高度和周期等结构参数以及入射光角度进行模拟。研究结果表明：周期为200rim,高度为400nm,占空比为1的金字塔型浮雕结构的抗反射效果令人满意,且平均反射率低于1％;光波的入射角对光栅的反射率影响较大,光波在光栅法线的角度控制在40°以下合适。通过对亚波长浮雕结构的反射特性模拟和分析,为太阳能电池抗反射膜设计与制作提供理论支持。     

基于多孔硅反射谱的农药浓度测量研究

根据多孔硅内浸入液体后其有效折射率发生变化,使其光致发光反射谱峰位发生变化的特性,提出了一种利用多孔硅Bragg反射镜的反射谱来测量克百威溶液浓度的新方法.阐述了多孔硅Bragg反射镜测量农药浓度的原理,利用脉冲腐蚀法制备了多孔硅Bragg反射镜,对多孔硅反射镜和它在不同浓度的克百威溶液中进行了实验,获取了它们的反射光...     

抗反射疏水红外窗口的制备研究

本研究利用纳秒激光两次双光束干涉无掩模烧蚀、快速制备硫化锌(ZnS)微纳结构抗反射疏水表面,使其红外透过率由原来的75%增加到92%,解决了表面淀积抗反射镀层膜层附着力、抗蚀性、热胀失配等问题.此方法加工过程快速简单,可实现大面积制作,且微纳结构使基底具有疏水性能,疏水角可达145fi.使其在光电子、太阳能、航空航天及红外制导等领域具有广泛的应用前景.     

多功能抗激光损伤高反射膜

为了能同时满足半导体激光器和YAG激光器对薄膜的特殊要求,在分析高反射膜理论的基础上,选取TiO2和SiO2为高、低折射率材料镀制了周期性多层介质高反射膜。研究了材料的光学及机械特性,重点解决了薄膜的消偏振和抗激光损伤问题。实验采用电子束真空镀膜并加以考夫曼离子源辅助沉积,利用TFC软件进行膜系设计,通过调整镀膜工艺参数和监控方法,在10mm×1．8mm的K9基底上镀制了符合要求的高反射膜,结果表明,当激光以45°入射时,薄膜在900～1100nm的P光与s光的反射率均大于99．95％。所制备的高反射膜性能稳定,抗激光损伤阈值高,能同时满足两种激光器的使用要求。     

太阳电池中新腐蚀液实现纳米黑硅表面的一步腐蚀制备

通过引入添加剂,调节腐蚀溶液的pH值,实现了一步法制备黑硅表面. 在取得低表面反射率的同时,减小了黑硅层的腐蚀深度,对于16 min腐蚀的黑硅层,其表面加权平均反射率可达5%(300～1200 nm),但腐蚀深仅约为200 nm. 减小腐蚀深度能够降低黑硅太阳电池的表面复合速率,从而提高太阳电池性能,尤其是开路电压及填充因子. 以新腐蚀液制备的黑硅为衬底,在常规太阳电池产线上制备大面积p-Si黑硅太阳电池,实现了15.63%的转换效率,具有高的开路电压(624.32 mV)和填充因子(77.88%),改进了大面积黑硅太阳电池的性能.     

多孔硅膜微结构的透射电镜研究

用透射电镜观察到由Ｓｉ（ｌｌｌ）衬底生长的多孔硅膜具有双层结构和明显的不均匀微结构，初步探讨了荧光机理与微结构的关系。     

激光烧蚀硅基表面抗反射微结构的声信号监测

为了提高抗反射硅表面制备的加工质量、缩短研制周期,提出了一种基于时频域处理的面向激光加工过程的声波信号在线监测及分析方法。利用声信号的时频谱图分析了0～30 kHz内的声信号与激光烧蚀形成的表面微结构特征尺寸之间的相关性,具体分析了激光功率及加工次数对微结构深度及声信号各频率幅值变化的影响。以声信号作为输入,基于人工神经网络对加工质量进行预测。实验结果表明：通过监测激光加工时产生的声信号能够明确反映被烧蚀硅表面是否形成周期性微结构,且微结构宽度不同,其对应的声信号频率组成也不同。在微结构宽度固定的情况下,归一化后的声信号特征参数随微结构深度线性变化,且受到激光功率变化的影响忽略不计。以硅基表面5%的反射率作为加工质量分界线,采用人工神经网络对加工质量的预测结果与实际测量结果的准确率可以超过90%。结果表明：声波在线监测可以有效应用于评估表面加工质量,为抗反射硅表面制备过程的实时监测提供了理论依据。     

一维多孔硅光子晶体反射特性及制作的理论研究

在一维光子晶体光学传输特性理论的基础上,运用传输矩阵法推导了一维多孔硅光子晶体的反射特性,并对其反射特性与结构参数的关系进行了分析。给出了采用脉冲电化学阳极腐蚀法制备一维多孔硅光子晶体的制作模型。利用计算机数值模拟的方法给出了各种一维多孔硅光子晶体的典型反射谱。为多孔硅光子晶体的实际应用奠定了理论基础。     

制备多孔硅的一种新方法

自从Canham观察到多孔硅(PS)的可见光致发光后,由于其可望成为可与Ⅲ—Ⅴ族半导体材料相媲美的新型光电子材料而引起了科学界极大的兴趣.目前,制备多孔硅一般都采用电化学腐蚀方法.     

氧化多孔硅/聚合物复合膜的折射率

用Bruggeman模型理论,分析了氧化多孔硅/聚合物复合膜的等效折射率与多孔硅孔隙率、氧化度和嵌入率的关系.实验研究了嵌入PMMA材料的氧化多孔硅/聚合物膜的等效折射率.证实了在多孔硅中嵌入聚合物可使薄膜的光学参量保持稳定.     

辐射探测芯片吸收膜理论设计及镍磷黑膜制备

对新型条形辐射探测芯片的吸收膜层进行了理论分析,并且在金刚石材质的探测芯片上采用电镀方法制备了镍磷黑吸收膜.辐射探测芯片的膜层吸收分析表明,芯片吸收膜层的吸收率正比于表面粗糙度.通过对辐射吸收膜层设计与制作工艺的研究,制备出一种用于条形辐射探测芯片的镍磷黑吸收膜,通过测量其表面形貌结构,表明该膜层具有50nm—1.5μm范围的微结构;红外吸收测试表明其吸收率在1.4—8μm波段为0.989以上,从而提高了辐射探测芯片的性能.     

真空紫外波段铝反射膜制备

为制备出在130～210nm波段具有良好光谱性能的铝反射膜,优化设计了铝反射镜中铝层和保护层氟化镁的厚度,理论确定铝层和氟化镁保护层最佳厚度分别为80nm和33nm。采用热舟蒸发工艺,在BK7基片上制备了Al反射膜样品,获得了130～210nm波长范围内反射率均大于80%的金属铝膜。研究了铝层沉积速率和紫外辐照处理对薄膜性能的影响,并考察了铝膜光谱性能的时效性。结果表明铝层沉积速率越快,制备的铝膜反射率越高;合理地存放铝膜元件,可以长时间内保持铝膜的光谱性能。适当的紫外辐照处理能进一步提高铝膜在真空紫外波段的反射率。