[发明专利]一种基于LSP效应制备“弹坑状”多孔硅结构的方法

摘要

本发明属于硅基LED与太阳能电池技术领域，特别涉及一种基于LSP效应制备“弹坑状”多孔硅结构的方法。本发明采用单面抛光的P(111)单晶硅片，先通过溅射-退火手段在表面形成一层非连续的Ag纳米颗粒，然后利用一定波长激光照射酸刻蚀硅过程，在表面制备出“弹坑状”多孔硅结构方法。本发明首次把激光照射Ag纳米颗粒表面激发的局域表面等离子激元效应与传统的酸刻蚀技术相结合，采用了完备、简单、实用的硅片清洗与溅射-退火银纳米颗粒沉积的工艺过程，这种全新的制备方法为研发新型多孔硅材料提供了一种有效的技术手段，同时也为硅基LED及太阳能电池的开发提出了新思路。

主权项

一种基于LSP效应制备“弹坑状”多孔硅结构的方法，其特征在于：采用完备硅片清洗工艺，保证了得到表面清洁的单晶硅片；然后利用溅射‑氮气氛退火工艺在硅片表面覆盖一层不连续的Ag纳米颗粒，最后用激光照射酸刻蚀过程的方法来实现硅表面“弹坑状”多孔硅结构制备的目的，其具体步骤如下：a.硅片清洗：将单晶硅片浸泡在丙酮溶液中超声清洗10～20min，除去硅片表面的有机污染物，然后用去离子水超声清洗3次，每次10～20min；清洗后的硅片放在CP4A洗液中浸泡2～3min，去除硅片表面的划伤；然后放入浓度为6～7mol/L的氢氟酸溶液中浸泡2～3min，除去氧化层；最后再用去离子水超声清洗3次，每次10～20min，清洗完后氮气吹干，所述CP4A洗液是由质量分数为40%的HF、质量分数为60%～70%的HNO3、CH3COOH、H2O组成的混合溶液，其中质量分数为40%的HF、质量分数为60%～70%的HNO3、CH3COOH、H2O的体积比为3:5:3:22；b.在溅射电流为5～35mA、溅射时间为5～40s的条件下，利用高分辨磁控离子溅射在已清洗好的硅表面镀一层Ag薄膜；c.退火：在氮气氛环境下，压强为2～5MPa的条件下，在300～450℃温度下退火3～4h，在样品表面形成一层不连续的Ag纳米颗粒；d.激光照射Ag纳米颗粒辅助酸刻蚀过程：在室温25℃条件下，把通过步骤c处理好的硅片浸泡在由质量分数为40%的HF、H2O2和H2O组成的刻蚀液中，其中质量分数为40%的HF、H2O2和H2O的体积比为1:5:10，用波长为380～500nm，功率为5～15mW的激光照射刻蚀50～70秒，最终在光照区域内的硅表面获得“弹坑状”多孔硅结构。