Morphological and Optical Properties of Silicon Micro-nanostructures Induced by DC Corona Discharge at Atmospheric Pressure

Abstract

У цій роботі було продемонстровано прогресивну еволюцію поверхневих мікронаноструктур кремнію за допомогою негативного коронного розряду постійного струму за атмосферного тиску в навколишньому повітрі. Морфологію текстурованих багатокристалічних кремнієвих (mc-Si) та монокристалічних кремнієвих (c-Si) пластин спостерігали за допомогою скануючої електронної мікроскопії. Було виявлено, що зі збільшенням тривалості обробки коронним розрядом утворюються різні мікроструктури, такі як мікросфери на пластині mc-Si та мікрошипи зі сферичними кінчиками на пластині c-Si. Поверхневе відбиття виготовлених мікроструктур досліджували за допомогою УФ-ВІС спектрофотометра. Результати показали, що ефект захоплення світла значно посилюється мікроструктурами, що утворюються під час обробки коронною плазмою, що призводить до суттєвого зниження відбиття світла. Поверхневе відбиття в діапазоні довжин хвиль від 200 нм до 1000 нм виявилося меншим за 8 % для текстурованого mc-Si та лише 0,78 % для текстурованого c-Si. Крім того, фотолюмінесцентні властивості мікроструктур виявили червоне зміщення піків випромінювання. Цей ефект може бути корисним для розробки кремнієвих фотоелектричних елементів, оптоелектронних пристроїв та люмінесцентних застосувань.

У цій роботі було продемонстровано прогресивну еволюцію поверхневих мікронаноструктур кремнію за допомогою негативного коронного розряду постійного струму за атмосферного тиску в навколишньому повітрі. Морфологію текстурованих багатокристалічних кремнієвих (mc-Si) та монокристалічних кремнієвих (c-Si) пластин спостерігали за допомогою скануючої електронної мікроскопії. Було виявлено, що зі збільшенням тривалості обробки коронним розрядом утворюються різні мікроструктури, такі як мікросфери на пластині mc-Si та мікрошипи зі сферичними кінчиками на пластині c-Si. Поверхневе відбиття виготовлених мікроструктур досліджували за допомогою УФ-ВІС спектрофотометра. Результати показали, що ефект захоплення світла значно посилюється мікроструктурами, що утворюються під час обробки коронною плазмою, що призводить до суттєвого зниження відбиття світла. Поверхневе відбиття в діапазоні довжин хвиль від 200 нм до 1000 нм виявилося меншим за 8 % для текстурованого mc-Si та лише 0,78 % для текстурованого c-Si. Крім того, фотолюмінесцентні властивості мікроструктур виявили червоне зміщення піків випромінювання. Цей ефект може бути корисним для розробки кремнієвих фотоелектричних елементів, оптоелектронних пристроїв та люмінесцентних застосувань.