Tìm hiểu về silicon đen và ứng dụng của nó

Nguồn gốc của cái tên silicon đen là do mắt người nhìn thấy có màu đen. Do cấu trúc vi mô trên bề mặt, silicon đen có thể hấp thụ gần 100% ánh sáng tới và rất ít ánh sáng bị phản xạ nên nó có màu đen đối với mắt người.

Các đặc tính quang học và bán dẫn độc đáo của vật liệu silicon đen đã mang lại nhiều ứng dụng cho cảm biến quang điện (bộ tách sóng quang, camera chụp ảnh nhiệt, v.v.), chẳng hạn như camera ánh sáng yếu hoạt động ở dải kép nhìn thấy và cận hồng ngoại, mang lại lợi ích to lớn cho các ứng dụng dân sự và quân sự. Đến với nhiều tiện ích.

Một trong những đặc tính hấp dẫn nhất của silicon đen là độ phản xạ khá thấp và khả năng hấp thụ góc rộng trên phạm vi quang phổ rộng. Độ phản xạ của silicon đen thường có thể đạt dưới 10%, điều này rất hữu ích cho các tế bào nano hoặc dây nano. Cấu trúc đặc biệt của tỷ lệ đường kính có thể làm giảm độ phản xạ trung bình xuống dưới 3% bằng cách tối ưu hóa các thông số quy trình.

Với sự phát triển của công nghệ xử lý tinh xảo silicon, cấu trúc vi mô của silicon đen đã phát triển từ cấu trúc nanocone sớm nhất được xử lý bằng laser femtosecond đến các cấu trúc kim tự tháp, lỗ, dây nano và hỗn hợp.

Sau nhiều năm thăm dò, nhiều hệ thống xử lý khác nhau đã được thiết lập cho các phương pháp xử lý silicon đen. Các phương pháp thường được sử dụng bao gồm phương pháp laser femto giây, phương pháp khắc điện hóa, phương pháp khắc ion phản ứng, phương pháp axit, phương pháp kiềm, phương pháp khắc có hỗ trợ kim loại, v.v. Mỗi phương pháp xử lý có hình thái cấu trúc vi mô khác nhau và các đặc tính quang học sẵn có.

Đồng thời, định nghĩa về silicon đen đã dần được mở rộng. Nó không còn bị giới hạn ở silicon có cấu trúc vi mô được xử lý bằng laser femto giây và màu sắc không bị giới hạn ở màu đen. Miễn là nó có khả năng bẫy ánh sáng rõ ràng, nó có thể được gọi là silicon có cấu trúc vi mô. Nó là chất liệu silicon màu đen.

Bằng cách kiểm soát kích thước cấu trúc đặc trưng của silicon xốp nhiều lớp, các nhà nghiên cứu kiểm soát một cách nhân tạo những thay đổi trong chỉ số khúc xạ của nó. Bề mặt silicon có hiệu ứng hấp thụ khác nhau đối với các ánh sáng khác nhau và cuối cùng các màu sắc khác nhau xuất hiện dưới mắt người. Giải pháp kỹ thuật này có thể được áp dụng cho máy dò bốn góc phần tư, sao cho mỗi góc phần tư thể hiện các đặc tính phản ứng quang phổ khác nhau.

Là một vật liệu mới, silicon đen có nhiều đặc tính tuyệt vời và đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như tốc độ hấp thụ ánh sáng và độ nhạy sáng cực cao, có thể được sử dụng làm lớp hấp thụ của bộ tách sóng quang; sử dụng đặc tính chống phản xạ và góc rộng của silicon đen. Các đặc điểm như độ hấp thụ có thể cải thiện hiệu suất của thiết bị như tốc độ phản ứng quang điện và dải phổ phản hồi; Cấu trúc hình chóp của silicon đen có đặc tính phát xạ trường tuyệt vời nên nó có thể được sử dụng làm vật liệu phát xạ trường. Silicon đen cũng có đặc tính phát quang tuyệt vời. Do đặc tính phát quang của nó, nó có thể được sử dụng làm vật liệu phát quang; sử dụng diện tích bề mặt riêng cực cao của silicon đen, nó có thể được sử dụng làm chất kết dính rắn hoặc cấu trúc tản nhiệt giữa các vật liệu silicon.

Trong nhiều ứng dụng, vật liệu silicon đen đã cho thấy giá trị to lớn của chúng trong việc cải thiện hiệu suất quang điện của pin mặt trời silicon tinh thể công nghiệp. Với sự phát triển bùng nổ của công nghệ wafer silicon cắt dây kim cương, lớp hư hỏng trong quá trình cắt wafer silicon đã giảm đáng kể và cũng có thể cung cấp các tấm silicon đơn tinh thể hoặc đa tinh thể mỏng hơn, điều này đã thúc đẩy đáng kể sự phát triển mạnh mẽ của ngành quang điện và cải thiện hiệu suất của các thiết bị. Hiệu suất chuyển đổi quang điện, tế bào quang điện đang rất cần công nghệ bề mặt phía trước với độ phản xạ thấp và khả năng hấp thụ góc rộng và thiết kế cấu trúc với khả năng hấp thụ nâng cao. Công nghệ silicon đen cho thấy khả năng ghép nối tự nhiên trong trường quang điện.