[发明专利]一种镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料及其制备方法

权利要求书

1.一种镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，其特征在于包括有依次层叠设置的衬底和红外吸收层；所述衬底是p型单晶硅(Si)，所述红外吸收层是镍(Ni)掺杂的n型硅中间带(Si：Ni)材料，其中镍的掺杂浓度是6×10¹⁹cm^-3～6×10²⁰cm^-3，所述红外吸收层与衬底之间形成p-n结。

2.根据权利要求1所述的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，其特征在于：所述衬底是掺硼(B)的p型单晶硅，其中硼的浓度为1×10¹²cm^-3～1×10¹⁶cm^-3。

3.根据权利要求1所述的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，其特征在于：所述红外吸收层的厚度为100nm～800nm。

4.根据权利要求1或3所述的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，其特征在于：所述衬底的厚度是100um～500um。

5.根据权利要求1所述的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，其特征在于：所述p-n结的内建电势差为所述硅中间带材料与所述单晶硅之间的费米能级差。

6.根据权利要求1所述的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料，其特征在于：用于制备台面结构或平面结构的红外探测器。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述的镍掺杂的具有pn结结构的单晶硅材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)提供一单晶硅片，清洗备用；

(2)于所述单晶硅片一表面上形成一镍薄膜，其中所述镍薄膜与所述单晶硅片的厚度比为0.2～8:1000；

(3)采用一维线性连续激光对镍薄膜进行激光辐照；

(4)采用氢氟酸对激光辐照后的表面进行腐蚀，制得的镍掺杂的硅中间带(Si:Ni)材料形成红外吸收层，所述单晶硅片未掺杂镍的部分形成衬底。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述镍薄膜是通过磁控溅射或蒸发镀膜的方式形成于所述单晶硅片表面上。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述激光输入功率为900-1250W,激光器的扫描速率为2～10mm/s。