亞微米結構的激光制備及特性研究.pdf

1、作為最重要的半導體材料之一，晶體硅具備提純簡單、摻雜容易、耐高溫等優(yōu)點，被廣泛用于制作硅基半導體器件和光子器件。但是，由于在可見光到紅外波段內晶體硅表面對光的反射特別強，再加上其屬于間接禁帶半導體材料，這大大的降低硅基器件對光的響應靈敏度和轉換效率，從而限制了晶體硅從可見光波段到紅外波段的使用范圍。鑒于當今信息化社會對硅基光電子器件和半導體器件性能的要求逐步提高，各國研究人員不斷地在探索對晶體硅材料進行改性的新方法。本文利用飛秒脈沖激光

2、輻照晶體硅材料表面制備亞微米結構對材料進行改性并研究了改性后材料的性能。
　　通過在空氣中不同能量強度和掃描速度下，利用10 Hz飛秒脈沖激光輻照晶體硅制備出了亞微米結構。并結合其光致發(fā)光特性，傅里葉紅外光譜特性和表面元素分布，驗證了檢測中出現的橙色熒光峰（位于603 nm處）和紅色熒光帶（位于680 nm附近）分別來源于低值氧化物 SiOx和量子限制效應復合作用，而且發(fā)現氧元素對光致發(fā)光有著不可替代的作用。
　　同時，為了

3、進一步探索在飛秒激光與晶體硅相互反應過程中氧元素對材料表面亞微米結構的影響，本論文使用1 kHz飛秒脈沖激光分別于純水與空氣里通過改變掃描速度和能量強度輻照單晶硅表面制備亞微米結構。實驗結果表明只有當材料表面的亞微米結構深度較淺且低值氧化物 SiOx比較密集時光致發(fā)光達到最強。同時也發(fā)現在不同的能量強度下飛秒脈沖激光與單晶硅材料的相互作用機理不同，通過調節(jié)掃描速度和能量強度可以控制晶體硅材料表面亞微米結構的形成。
　　通過對飛秒激