با سیلیکون سیاه و کاربردهای آن آشنا شوید

ریشه نام سیلیکون سیاه این است که همانطور که توسط چشم انسان مشاهده می شود، رنگ آن سیاه است. به دلیل ریزساختار روی سطح، سیلیکون سیاه می تواند نزدیک به 100 درصد نور فرودی را جذب کند و نور بسیار کمی منعکس می شود، بنابراین برای چشم انسان سیاه به نظر می رسد.

خواص نوری و نیمه هادی منحصر به فرد مواد سیلیکونی سیاه طیف وسیعی از کاربردها را برای حسگرهای فوتوالکتریک (فوتو آشکارسازها، دوربین های تصویربرداری حرارتی و غیره) به ارمغان آورده است، مانند دوربین های کم نور که در باندهای دوگانه مرئی و مادون قرمز نزدیک کار می کنند. مزایای زیادی برای برنامه های غیرنظامی و نظامی به ارمغان می آورد. به راحتی های زیادی بیایید.

یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های سیلیکون سیاه، بازتاب نسبتاً کم و قابلیت‌های جذب زاویه باز آن در محدوده طیفی وسیع است. بازتاب سیلیکون سیاه معمولاً می تواند به کمتر از 10 درصد برسد که برای نانومخروط ها یا نانوسیم ها بسیار مفید است. ساختار ویژه نسبت قطر می تواند با بهینه سازی پارامترهای فرآیند، بازتاب متوسط را به کمتر از 3 درصد کاهش دهد.

با توسعه فناوری پردازش ریز سیلیکون، ریزساختار سیلیکون سیاه از اولین ساختار نانومخروط پردازش شده توسط لیزر فمتوثانیه تا ساختارهای هرمی، حفره‌ای، نانوسیمی و ساختارهای مرکب توسعه یافته است.

پس از سال ها اکتشاف، سیستم های پردازش مختلفی برای روش های پردازش سیلیکون سیاه ایجاد شده است. روش های رایج مورد استفاده شامل روش لیزر فمتوثانیه، روش اچ الکتروشیمیایی، روش اچ یونی واکنشی، روش اسیدی، روش قلیایی، روش اچ با کمک فلز و غیره می باشد. هر روش پردازش مورفولوژی ریزساختار متفاوت و خواص نوری موجود دارد.

در همان زمان، تعریف سیلیکون سیاه به تدریج گسترش یافته است. دیگر محدود به سیلیکون ریزساختار پردازش شده توسط لیزر فمتوثانیه نیست و رنگ آن به سیاه محدود نمی شود. تا زمانی که توانایی به دام انداختن نور آشکاری داشته باشد، می توان آن را سیلیکون ریزساختار نامید. این ماده سیلیکونی سیاه است.

با کنترل اندازه ساختاری مشخصه سیلیکون متخلخل چندلایه، محققان به طور مصنوعی تغییرات ضریب شکست آن را کنترل می کنند. سطح سیلیکون دارای اثرات جذب متفاوتی برای نورهای مختلف است و در نهایت رنگ های متفاوتی در زیر چشم انسان ظاهر می شود. این راه حل فنی را می توان برای یک آشکارساز چهار چهارگانه اعمال کرد، به طوری که هر ربع ویژگی های پاسخ طیفی متفاوتی را نشان می دهد.

به عنوان یک ماده جدید، سیلیکون سیاه دارای خواص بسیار عالی است و در بسیاری از زمینه ها مانند سرعت جذب نور بسیار بالا و حساسیت به نور، که می تواند به عنوان لایه جذب کننده آشکارسازهای نوری استفاده شود، استفاده شده است. استفاده از خواص ضد انعکاس سیلیکون سیاه و زاویه باز ویژگی هایی مانند جذب می تواند عملکرد دستگاه مانند نرخ پاسخ فوتوالکتریک و محدوده طیفی پاسخ را بهبود بخشد. ساختار هرمی سیلیکون سیاه دارای ویژگی های انتشار میدان عالی است، بنابراین می توان از آن به عنوان یک ماده انتشار میدانی استفاده کرد. سیلیکون سیاه همچنین دارای خواص انتشار نور عالی است. با توجه به خواص درخشندگی آن، می توان آن را به عنوان یک ماده فوتولومینسانس استفاده کرد. با استفاده از سطح ویژه فوق العاده بالای سیلیکون سیاه، می توان از آن به عنوان یک چسب جامد یا ساختار اتلاف حرارت بین مواد سیلیکونی استفاده کرد.

در بسیاری از کاربردها، مواد سیلیکونی سیاه ارزش زیادی در بهبود کارایی فتوولتائیک سلول‌های خورشیدی سیلیکونی کریستالی صنعتی نشان داده‌اند. با توسعه انفجاری تکنولوژی ویفر سیلیکونی برش سیم الماس، لایه آسیب در حین برش ویفر سیلیکونی تا حد زیادی کاهش یافته است و همچنین می توان ویفرهای سیلیکونی مونو کریستالی یا پلی کریستالی نازک تر را تهیه کرد که به شدت توسعه صنعت فتوولتائیک را ارتقا داده و بهبود بخشیده است. عملکرد دستگاه ها راندمان تبدیل فوتوالکتریک، سلول های فتوولتائیک نیاز فوری به فناوری سطح جلویی با بازتاب کم و جذب زاویه باز و طراحی ساختاری با جذب افزایش یافته دارند. فناوری سیلیکون سیاه جفت طبیعی را در زمینه فتوولتائیک نشان می دهد.