Découvrez le silicium noir et ses applications
L’origine du nom silicium noir vient du fait que, vue par l’œil humain, la couleur est noire. En raison de la microstructure de la surface, le silicium noir peut absorber près de 100 % de la lumière incidente et très peu de lumière est réfléchie, de sorte qu’elle apparaît noire à l’œil humain.
Les propriétés optiques et semi-conductrices uniques des matériaux en silicium noir ont apporté une large gamme d’applications aux capteurs photoélectriques (photodétecteurs, caméras thermiques, etc.), tels que les caméras à faible luminosité qui fonctionnent dans les doubles bandes visible et proche infrarouge, apportant de grands avantages aux applications civiles et militaires. Venez à de nombreuses commodités.
L’une des propriétés les plus attrayantes du silicium noir est sa réflectivité assez faible et ses capacités d’absorption à grand angle sur une large gamme spectrale. La réflectivité du silicium noir peut généralement atteindre moins de 10 %, ce qui est très utile pour les nanocônes ou les nanofils. La structure spéciale du rapport des diamètres peut réduire davantage la réflectivité moyenne à moins de 3 % en optimisant les paramètres du processus.
Avec le développement de la technologie de traitement fin du silicium, la microstructure du silicium noir s’est développée depuis la première structure de nanocône traitée par laser femtoseconde jusqu’aux structures pyramidales, à trous, à nanofils et composites.
Après des années d’exploration, divers systèmes de traitement ont été mis en place pour les méthodes de traitement du silicium noir. Les méthodes couramment utilisées comprennent la méthode laser femtoseconde, la méthode de gravure électrochimique, la méthode de gravure ionique réactive, la méthode acide, la méthode alcaline, la méthode de gravure assistée par métal, etc. Chaque méthode de traitement a une morphologie de microstructure différente et des propriétés optiques disponibles.
Dans le même temps, la définition du silicium noir s’est progressivement élargie. Elle ne se limite plus au silicium microstructuré traité par laser femtoseconde, et la couleur ne se limite pas au noir. Tant qu’il possède une capacité évidente de piégeage de la lumière, on peut l’appeler silicium microstructuré. C’est un matériau en silicone noir.
En contrôlant la taille structurelle caractéristique du silicium poreux multicouche, les chercheurs contrôlent artificiellement les modifications de son indice de réfraction. La surface du silicium a différents effets d’absorption selon la lumière, et finalement différentes couleurs apparaissent sous les yeux humains. Cette solution technique peut être appliquée à un détecteur à quatre quadrants, de sorte que chaque quadrant présente des caractéristiques de réponse spectrale différentes.
En tant que nouveau matériau, le silicium noir possède de nombreuses propriétés excellentes et a été utilisé dans de nombreux domaines, tels qu’un taux d’absorption de la lumière et une sensibilité à la lumière extrêmement élevés, qui peuvent être utilisés comme couche absorbante de photodétecteurs ; l’utilisation des propriétés antireflet et des caractéristiques grand angle du silicium noir telles que l’absorption peut améliorer les performances de l’appareil telles que le taux de réponse photoélectrique et la plage spectrale de réponse ; La structure pyramidale du silicium noir présente d’excellentes caractéristiques d’émission de champ, elle peut donc être utilisée comme matériau d’émission de champ. Le silicium noir possède également d’excellentes propriétés de photoémission. De par ses propriétés luminescentes, il peut être utilisé comme matériau photoluminescent ; utilisant la surface spécifique ultra-élevée du silicium noir, il peut être utilisé comme adhésif solide ou comme structure de dissipation thermique entre les matériaux en silicium.
Dans de nombreuses applications, les matériaux à base de silicium noir ont montré leur grande valeur pour améliorer l’efficacité photovoltaïque des cellules solaires industrielles en silicium cristallin. Avec le développement explosif de la technologie des plaquettes de silicium découpées au fil diamanté, la couche endommagée lors de la découpe des plaquettes de silicium a été considérablement réduite et des plaquettes de silicium monocristallins ou polycristallins plus minces peuvent également être fournies, ce qui a grandement favorisé le développement vigoureux de l’industrie photovoltaïque et amélioré la performances des appareils. Efficacité de conversion photoélectrique, les cellules photovoltaïques ont un besoin urgent d’une technologie de surface avant à faible réflectivité et d’absorption grand angle et d’une conception structurelle avec une absorption améliorée. La technologie du silicium noir montre un couplage naturel dans le domaine photovoltaïque.