[發明專利]一種具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構

有效

• 申請號: 201610793539.6
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106409932B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 宣益民;鄭立凱
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01L31/0236
• 分類號: H01L31/0236;H01L31/054
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 張婷婷

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構。

背景技術

隨著人類對化石能源的大量開采和消耗，能源危機逐漸成為國際社會關注的焦點。作為具有巨大儲量的可再生清潔能源，太陽能無疑是最有利用前景的能源之一。現如今，光伏電池已經成為利用太陽能的主要方法之一，但是由于半導體材料的禁帶寬度限制，傳統的半導體電池只能利用能量高于禁帶寬度部分的光能，大大限制了太陽能利用效率的提升。近年來，光伏-熱電(PV-TE)耦合系統的提出突破了傳統光伏電池的限制，使得寬光譜太陽能高效利用成為了可能，加之由于太陽光照角度隨著日照時間推移而變化，因此，具有寬光譜和廣角度特性的減反射結構無疑是實現太陽能高效利用的關鍵。作為減反射手段之一，減反射膜已經被廣泛地研究和使用。然而，減反射膜層只能對窄波段和小角度的入射光起到抑制反射的作用。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構，為納米柱結構疊加膜層的復合結構，該結構在寬光譜和廣角度入射光下具有很好的減反射效果。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構，由半導體基底和覆蓋其上的錯位膜層組成，所述半導體基底上表面具有凸出的納米柱結構，所述納米柱結構的頂部高于所述半導體基底表面，形成錯位高度差；所述錯位膜層沿所述半導體基底表面和所述納米柱結構頂部鋪設覆蓋至少一層。

進一步的，所述錯位膜層依次由第一錯位膜層和第二錯位膜層組成，所述第一錯位膜層覆蓋在所述半導體基底上方，所述第二錯位膜層覆蓋在第一錯位膜層上方。

進一步的，所述錯位膜層的同一層的厚度均勻、材料相同；所述錯位膜層相鄰之間各層的材料不同，位于上層的所述錯位膜層的折射率小于位于下層的所述錯位膜層的折射率。

進一步的，所述錯位膜層可根據材料折射率不同而設置不同的厚度。

進一步的，所述半導體基底及其所具有的納米柱結構的材料相同，均由硅材料制成。

進一步的，所述的半導體基底所具有的納米柱結構具有一定排列方式，可以是六方陣列排列，周期陣列排列或者隨機排列。

進一步的，所述納米柱結構中的納米柱間距為300～600nm，納米柱直徑與間距的比值為0.5～0.7，納米柱高度與間距的比值為0.5～0.8。

有益效果：本發明提供的具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構，在太陽光譜能量較集中的波長為300nm-2500nm范圍內，以及在入射角為0°-60°范圍內具有很好的減反射效果。而且結構簡單，易于加工。

附圖說明

圖1、2為本發明的單個特征結構示意圖；

圖3為圖2中虛線框所示平面處的結構示意圖。

圖中標號名稱：1、半導體基底，2、第一錯位膜層，3、第二錯位膜層。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

結合圖1至圖3，本發明為一種具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構，減反結構包括半導體基底1、第一錯位膜層2和第二錯位膜層3；其中，錯位膜層指的是由于半導體基底納米柱結構頂部與基底表面具有高度差而形成錯位的、具有相同材料、相同厚度、垂直覆蓋在其它同種材料上方的膜層。半導體基底1上表面具有納米柱結構，半導體基底1的剖面形狀如圖3中的結構1所示，其中，突出部分為納米柱結構的剖面形狀。且納米柱可以為任意排列方式。如圖3所示，第一錯位膜層2為覆蓋在半導體基底1上方的膜層，第二錯位膜層3為覆蓋在第一錯位膜層2上方的膜層，膜層可為任意材料，任意厚度。錯位膜層指的是由于半導體基底納米柱結構頂部與基底表面具有高度差而形成錯位的、具有相同材料、相同厚度、垂直覆蓋在其它同種材料上方的膜層。該結構在廣角度及寬光譜入射下具有很好的減反射效果，且結構簡單，易于加工。

實施例1：

一種具有寬譜廣角特性的錯位膜層減反結構，具體實施方式為：

選用硅材料為半導體基底材料，硅納米柱排列方式為六方陣列排列，每個納米柱的中心線之間距離均為600nm，硅納米柱直徑為300nm，納米柱的高度均為250nm。

第一錯位膜層的材料為二氧化鈦，第一錯位膜層的厚度為45nm。

第二錯位膜層的材料為二氧化硅，第二錯位膜層的厚度為120nm。