全文摘要
本实用新型公开了一种具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，包括基片本体，其特征在于，所述基片本体设有由表面向内部加工的非均匀盲孔，所述非均匀盲孔包括由所述基片本体的表面向内连续设置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段直径大于第二孔段直径。本实用新型通过设置的非均匀盲孔阵列可以合理调节特定波长段光子的吸收率,适用于太阳能光伏电池及光电探测器领域。具有结构简单，效率高的特点，适合批量生产。
主设计要求
1.一种具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，包括基片本体，其特征在于，所述基片本体设有由表面向内部加工的非均匀盲孔，所述非均匀盲孔包括由所述基片本体的表面向内连续设置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段直径大于第二孔段直径。
设计方案
1.一种具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，包括基片本体，其特征在于，所述基片本体设有由表面向内部加工的非均匀盲孔，所述非均匀盲孔包括由所述基片本体的表面向内连续设置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段直径大于第二孔段直径。
2.根据权利要求1所述的具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，其特征在于，所述第一孔段和第二孔段均为圆柱孔段，所述第一孔段和第二孔段的轴线垂直于所述基片本体的表面。
3.根据权利要求1所述的具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，其特征在于，所述非均匀盲孔深度为2～20μm，直径为200～2000μm，相邻的非均匀盲孔间距为500～5000nm。
4.根据权利要求1所述的具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，其特征在于，所述第一孔段和第二孔段的深度比值为0.2～5，第一孔段和第二孔段的直径比值为1.5～5.5。
5.根据权利要求1所述的具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，其特征在于，所述基片本体的厚度为5～50μm。
6.根据权利要求1所述的具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，其特征在于，所述基片本体材质为单晶硅、单晶锗或者硫化铅。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种半导体基片，尤其是涉及一种具有特定波长光吸收峰值的半导体基片。
背景技术
现有技术中，尤其是在太阳能电池领域，通常在单晶硅片表面制备绒面以期提升光吸收率，绒面结构包括金字塔结构、纳米孔线结构等，而具有现有技术的这些结构的硅片中，相比于平板硅片，其通常在一个较大波长范围内对光吸收率都有一定的提升作用。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供了一种半导体基片，增强对特定波长的光的吸收率。
本实用新型技术方案如下：一种具有特定波长光吸收峰值的半导体基片，包括基片本体，所述基片本体设有由表面向内部加工的非均匀盲孔，所述非均匀盲孔包括由所述基片本体的表面向内连续设置的第一孔段和第二孔段，所述第一孔段直径大于第二孔段直径。
优选的，所述第一孔段和第二孔段均为圆柱孔段，所述第一孔段和第二孔段的轴线垂直于所述基片本体的表面。
优选的，所述非均匀盲孔深度为2～20μm，直径为200～2000μm，相邻的非均匀盲孔间距为500～5000nm。
优选的，所述第一孔段和第二孔段的深度比值为0.2～5，第一孔段和第二孔段的直径比值为1.5～5.5。
优选的，所述基片本体的厚度为5～50μm。
优选的，所述基片本体材质为单晶硅、单晶锗或者硫化铅。
本实用新型中，太阳能光谱中300～700nm的短波长光子通过在非均匀盲孔中的多次反射增加了吸收，太阳能光谱中700～1100nm的长波长光子通过非均匀盲孔的谐振效应增加了吸收。
本实用新型所提供的技术方案的优点在于：通过设置的非均匀盲孔阵列，由第一孔段和第二孔段的尺寸设置可以合理调节特定波长段光子的吸收率，尤其适用于太阳能光伏电池及光电探测器领域。本实用新型具有结构简单，工艺稳定，易于制备的特点，所需工艺步骤均是成熟工艺，适于批量生产。
附图说明
图1为具有特定波长光吸收峰值的半导体基片结构示意图。
图2为实施例1、2、3及对比例1的光吸收率对比图。
图3为实施例4、5、6及对比例2的光吸收率对比图。
图4为实施例7、8、9及对比例3的光吸收率对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。
请结合图1及图2所示，实施例1
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为5μm的单晶硅基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为150W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰6，刻蚀时间为20min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为30％，刻蚀时间为30min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为1μm，直径为400nm，间距为1000nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为1，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为2。
实施例2
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为5μm的单晶硅基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为150W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰7，刻蚀时间为10min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为25％，刻蚀时间为30min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为1.6μm，直径为400nm，间距为1000nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为4，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为2。
实施例3
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为5μm的单晶硅基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为150W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰6，刻蚀时间为8min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为30％，刻蚀时间为30min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为0.4μm，直径为400nm，间距为1000nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为0.25，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为2。
对比例1为平板单晶硅片。
由图2可以看出，得益于纳米孔阵列具有更低的反射率，整个光谱的光吸收均得到增强。但针对于900nm-950nm的波长区间，在第一孔段和和第二孔段直径比值等于2的情况下，入射波长在吸收层中形成了较强的谐振腔模式，增加了光子的吸收率；且随着第一孔段和和第二孔段深度比值的变小，吸收峰值增强。
实施例4
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为30μm的单晶锗基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为80W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰3，刻蚀时间为20min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为20％，刻蚀时间为65min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为2μm，直径为600nm，间距为500nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为0.2，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为1.5。
实施例5
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为30μm的单晶锗基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为100W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰4，刻蚀时间为60min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为45％，刻蚀时间为20min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为9μm，直径为600nm，间距为500nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为3，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为1.5。
实施例6
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为30μm的单晶锗基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为200W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰8，刻蚀时间为5min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为30％，刻蚀时间为45min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为10μm，直径为600nm，间距为500nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为5，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为1.5。
对比例2为平板单晶锗片。
由图3可以看出，得益于纳米孔阵列具有更低的反射率，整个光谱的光吸收均得到增强。但针对于500nm-550nm的波长区间，在第一孔段和和第二孔段直径比值等于1.5的情况下，入射波长在吸收层中形成了较强的谐振腔模式，增加了光子的吸收率；且随着第一孔段和和第二孔段深度比值的增大，吸收峰值增强。
实施例7
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为50μm的PbS基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为100W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰8，刻蚀时间为5min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为35％，刻蚀时间为20min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为10μm，直径为2000nm，间距为5000nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为0.2，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为5.5。
实施例8
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为50μm的PbS基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为80W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰3，刻蚀时间为60min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为20％，刻蚀时间为40min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的深度为16μm，直径为2000nm，间距为5000nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为1，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为5.5。
实施例9
具有特定波长光吸收峰值的半导体基片的制备方法，首先将厚度为50μm的PbS基片本体1的表面利用反应离子刻蚀的方法刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第一孔段2a阵列，第一孔段2a为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。反应离子刻蚀的工作气体为腐蚀气体可用O2<\/sub>和SF6<\/sub>的混合气体，射频功率为200W，O2<\/sub>和SF6<\/sub>的配比为1︰6，刻蚀时间为25min。然后再利用湿法刻蚀的方法在第一孔段2a阵列的底部刻蚀出非均匀盲孔2阵列的第二孔段2b阵列，刻蚀溶液为氢氧化钾，浓度为45％，刻蚀时间为65min。第二孔段2b也为圆柱孔段，且其轴线垂直于基片本体1表面。第一孔段2a的高度为4μm，直径为2000nm，间距为5000nm。第一孔段2a和第二孔段2b的深度比值为4，第一孔段2a和第二孔段2b的直径比值为5.5。
对比例3为平板PbS片。
由图4可以看出，得益于纳米孔阵列具有更低的反射率，整个光谱的光吸收均得到增强。但针对于450nm-500nm的波长区间，在第一孔段和和第二孔段直径比值等于5.5的情况下，入射波长在吸收层中形成了较强的谐振腔模式，增加了光子的吸收率；且随着第一孔段和和第二孔段深度比值的增大，吸收峰值增强。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920059466.7
申请日:2019-01-15
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209344084U
授权时间:20190903
主分类号:H01L 31/0236
专利分类号:H01L31/0236;H01L31/18
范畴分类:38F;
申请人:常熟理工学院;苏州腾晖光伏技术有限公司
第一申请人:常熟理工学院
申请人地址:215500 江苏省苏州市常熟市南三环路99号
发明人:况亚伟;刘玉申;王书昶;倪志春;魏青竹;徐大唐;马玉龙;冯金福
第一发明人:况亚伟
当前权利人:常熟理工学院;苏州腾晖光伏技术有限公司
代理人:张俊范
代理机构:32204
代理机构编号:南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计