ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

11
Содержание
том 60 / НОЯБРЬ, 2017
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2017-60-11-1070-1076

УДК 535.016

ФОРМИРОВАНИЕ АНТИОТРАЖАЮЩЕГО МИКРОРЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ НАНОСЕКУНДНЫМ ИТТЕРБИЕВЫМ ЛАЗЕРОМ

Поляков Д. С.
Университет ИТМО; кафедра лазерных технологий и лазерной техники; инженер


Вейко В. П.
Университет ИТМО, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; зав. кафедрой


Шимко А. А.
Санкт-Петербургский государственный университет; студент


Сальников Н. М.
Университет ИТМО, кафедра лазерных технологий и систем; студент


Михайлова А. А.
РЦ „Оптические и лазерные методы исследования вещества“ СПбГУ; специалист


Аннотация. Исследованы морфологические особенности микрорельефа, формирующегося на поверхности монокристаллического кремния при воздействии серии наносекундных импульсов волоконного иттербиевого лазера с плотностями потока, незначительно превышающими порог плавления, в воздушной атмосфере при нормальных условиях. Показано, что в условиях многоимпульсного облучения образующийся рельеф представляет собой массив микроконусов, плотность расположения которых зависит от плотности мощности излучения. Полученный микрорельеф обладает антиотражающими свойствами, его формирование приводит к снижению полного коэффициента отражения кремния в оптическом  диапазоне спектра в 3—4 раза по сравнению с исходным.
Ключевые слова: монокристаллический кремний, волоконный лазер, наносекундные лазерные импульсы, микроконусы, антиотражающий микрорельеф

Список литературы:
  1. Oh J., Yuan H.-C., Branz H. M. An 18.2%-efficient black-silicon solar cell achieved through control of carrier recombination in nanostructures // Nature Nanotechnology. 2012. Vol. 7. P. 743—748.
  2. Liu S. et al. Improvement of conversion efficiency of multicrystalline silicon solar cells by incorporating reactive ion etching texturing// Solar Energy Materials & Solar Cells. 2014. Vol. 127. P. 21—26.
  3. Nguyen K. N., Basset P., Marty F., Leprince-Wang Y., Bourouina T. On the optical and morphological properties of microstructured Black Silicon obtained by cryogenic-enhanced plasma reactive ion etching // J. of Applied Physics. 2013. Vol. 113. P. 194903-1—194903-8.
  4. Kim J., Inns D., Fogel K., Sadana D. K. Surface texturing of single-crystalline silicon solar cells using low density SiO2 films as an anisotropic etch mask // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2010. Vol. 94. P. 2091—2093.
  5. Хайдуков Е. В., Храмова О. Д., Рочева В. В., Зуев Д. А., Новодворский О. А., Лотин А. А., Паршина Л. С., Поройков А. Ю., Тимофеев М. А., Унтила Г. Г. Лазерное текстурирование кремния для создания солнечных элементов // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 2. С. 26—32.
  6. Vorobyev A. Y., Guo C. Antireflection effect of femtosecond laser-induced periodic surface structures on silicon // Opt. Express. 2011. Vol. 19. P. A1031—A1036.
  7. Crouch C. H., Carey J. E., Warrender J. M., Aziz M. J., Mazur E,. Genin F. Y. Comparison of structure and properties of femtosecond and nanosecond laser-structured silicon // Applied Physics Letters. 2004. Vol. 84. P. 1850—1852.
  8. Kontermann S., Gimpel T., Baumann A. L., Guenther K.-M., Schade W. Laser processed Black Silicon for photovoltaic applications // Energy Procedia. 2012. Vol. 27. P. 390—395. 
  9. Sarnet T., Delaporte Ph., Zeiton D. E., Bastide S. Femtosecond laser for black silicon and photovoltaic cells // Proc. of SPIE. 2008. Vol. 6881. P. 688119-1—688119-15.
  10. Vorobyev A. Y., Guo C. Direct creation of black silicon using femtosecond laser pulses // Applied Surface Science. 2011. Vol. 257. P. 7291—7294.
  11. Воронов В. В., Долгаев С. И., Лавринцев С. В., Лялин А. А., Симакин А. В., Шафеев Г. А. Формирование конических микроструктур при импульсном лазерном испарении твердых тел // Квантовая электроника. 2000. Т. 30, № 8. С. 710—714.
  12. Акципетров О. А., Баранова И. М., Евтюхов К. Н. Нелинейная оптика кремния и кремниевых наноструктур.
  13. Mansour N., Jamshidi-Ghaleh K., Ashkenasi D. Formation of conical microstructures of silicon with picosecond laser pulses in air// J. of Laser Micro/Nanoengineering. 2006. Vol. 1, N 1. P. 12—16.
  14. Банишев А. Ф. Лазерно-стимулированные микроструктурные процессы в конденсированных средах: Автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук. М., 2004. 34 с.
  15. Скворцов А. М., Хуинь К. Т., Халецкий Р. А. Механизм микроструктурирования системы Si/SiO2 при облучении сканирующим пучком импульсного волоконного лазера // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. Т. 3(85). С. 137—143.
  16. Mecherikunnel F. T., Richmond J. C. Spectral Distribution of solar radiation// NASA Technical Memorandum 82021. 1980. 93 p.