基于纳米压印技术硅表面抗反射纳米周期结构的研究

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1、分类号学号M201172918学校代码10487密级硕士学位论文基于纳米压印技术硅表面抗反射纳米周期结构的研究学位申请人：张铮学科专业：光学工程指导教师：徐智谋教授答辩日期：2014.1.13万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyontheantireflectivenano-periodicstructureonSisurfaceviananoimprintlithographyCandidate:ZhangZheng

2、Major:OpticalEngineeringSupervisor:Prof.XuZhimouHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要硅表面固有的菲涅耳反射，使得硅基半导体光电器件(如太阳能电池、红外探测器)表面30%以上的入射光因反射而损失掉，严重影响着器件的光电转换效率。寻找一种

4、方法降低硅基表面的反射率，进而提高器件的效率成为近年来研究的重点。表面亚波长结构，具有较高的抗反射性能和稳定的结构，是一种简单而高效的降低表面反射的方法。纳米压印作为下一代光刻工艺的候选之一，具有低成本、高效率、高分辨率以及适合大面积生产的特点，在微纳制造上具备较大的优势。本论文基于纳米压印光刻(NanoimprintLithography，NIL)技术，对纳米压印模板和硅片表面抗反射纳米周期结构的制备进行了研究。传统纳米压印模板的制备依赖极紫外光刻、电子束光刻、聚焦离子束光刻等，成本高而且耗时。多孔氧化铝作为一种模板，具有较高的周期性和规整性，可以为纳米压印提供模板，本论文结合N

5、IL和阳极氧化铝（AnodicAluminumOxide，AAO），在硅基表面成功制备出孔间距在350nm到560nm，孔径在170nm到480nm，孔深200nm的多孔阵列结构。亚波长结构的抗反射性能受到结构的周期、形貌、深度的影响较大，为了深度了解该方面的影响，结合纳米压印和感应耦合等离子体（ICP，InductivelyCoupledPlasma）刻蚀技术，在硅片的表面制备出截顶抛物面型、类梯形圆柱型、类子弹头型等三种不同形貌的纳米周期结构。反射率的测试表明，当入射光角度为8°时，有纳米结构的硅片相对于没有结构的硅片来讲，在测试波长400到2500nm范围内的反射率都有很明显

6、的降低。结合等效介质理论和严格耦合波理论对结果进行了分析，验证了所得到的结果。关键词：抗反射纳米压印阳极氧化铝多孔硅等效介质理论严格耦合理论I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTheintrinsicFresnelreflectionofSisurface,whichcausesmorethan30%oftheincidentlighttobereflectedbackfromthesurface,seriouslyinfluencesthephotoelectricconversionefficiencyofSi-basedsemiconductorphotoele

7、ctricdevices,suchassolarcellandinfrareddetector.Recently,howtofindasimpleandefficientmethod,whichisalsosuitableformassproduction,aimingtosuppresstheundesiredreflectivityandthereforeimprovetheefficiencyofthedeviceshasbecometheresearchfoc