Спосіб одержання поверхневої функціональної нанотекстури

Спосіб одержання поверхневої функціональної нанотекстури, який полягає в тому, що пластину кремнію горизонтально поміщають у розчин ізотропного кислотного травника при кімнатній температурі, після промивки створену поверхневу текстуру заповнюють пористим органічним кремнієм, який відрізняється тим, що додатково поверхневу текстуру із пористим органічним кремнієм піддають ультразвуковій обробці. (19) (21) a200902952 (22) 30.03.2009 (24) 27.12.2010 (46) 27.12.2010, Бюл.№ 24, 2010 р. (72) ЄРОХОВ ВАЛЕРІЙ ЮРІЙОВИЧ, ДРУЖИНІН АНАТОЛІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" (56) UA 36642, 10.11.2008 UA 52946, 15.01.2003 RU 2151449, 20.06.2000 US 4284689, 18.08.1981 3 92962 4 турі, який додатково містить активатор поверхні та характеризується пониженим інтегральним коефіінгібітор поверхневих реакцій травлення - органічцієнтом відбиття світлового потоку від поверхні і ну сполуку з функціональною амідною групою. також добре піддається подальшій технологічній Використання такого способу виготовлення поверобробці з метою отримання кінцевого приладу. Як хневої текстури є складним та вимагає додаткових результат технологічних кроків проходить ствотехнологічних операцій фотолітографії та термічрення на фронтальній поверхні кремнієвої підкланого окислення напередполірованої поверхні, а дки кислотної текстури, яка базується на хімічній також перемішування розчину. взаємодії монокристалічного кремнію з компоненНайбільш близьким по суті є спосіб одержання тами розчину (концентрованими кислотами). В поверхневої функціональної нанотекстури (Патент результаті складної хімічної взаємодії стає можлиУкраїни № 36642 "Спосіб одержання поверхневої вим швидке одержання необхідної форми текстумультитекстури", 10.11.2008р., МПК H01L31/05), ри, яка добре заповнюється розчином ПОК. Кінцеякий полягає в тому, що пластину кремнію горизовим технологічним кроком є ультразвукова нтально поміщають у розчин ізотропного кислотнообробка гелієвого розчину для перетворення звиго травника при кімнатній температурі, після прочайного кремнійорганічного матеріалу в гібридний мивки створену кислотну текстуру заповнюють нанопористий функціональний матеріал. Функціопористим органічним кремнієм. нальний гібридний нанопористий матеріал антивіВикористання такого способу виготовлення дбивної поверхні є сучасним рівнем наноелектроповерхневої текстури не дає можливості отримати ніки для ФЕП, так як не тільки піднімає поверхневу гібридну функціональну нанотекстуру, ефективність світловідбиваючої характеристики яка потрібна для сучасних сонячних елементів з поверхні, а функціонально може бути використависокою ефективністю. Дані результати є співмірний для багатьох напрямків розвитку фотоелектними з результатами, отриманими на таких поверрики в майбутньому. хневих текстурах, як канавко-подібна поверхня, Використання запропонованого способу одерінвертовані піраміди, мультитекстури - однак вигожання текстури приводить до швидкого отримання товлення поверхневої текстури з використанням функціональної нанотекстурованої поверхні кремпростого пористого органічного кремнію не є технієвої пластини нового типу, яка характеризується нологічно вигіднішим і не дає можливості виготовелементарними комірками у вигляді напівеліпсоїлення ФЕП великої площі з поверхневою функціода, заповненого функціональним нанопористим нальною нанотекстурою, що не зменшує органічним кремнієм, без кристалографічних грасобівартість і не дає можливість отримати гібридну ней та ребер між комірками. Крім цього такий спофункціональну наноповерхню, потрібну сьогодні в сіб має наступні переваги: багатьох напрямках наноелектроніки. - дозволяє виключити додаткові технологічні В основу винаходу покладено завдання ствооперації попереднього полірування поверхні, її рити спосіб одержання поверхневої функціональнаступної фотолітографії та термічного окислення, ної нанотекстури, в якому проведення нових теха також перемішування розчину; нологічних дій по обробці поверхні підкладки - використання запропонованого способу хімідозволило б не використовуючи складні технологічного травлення та внесення ПОК, виключає нечні операції попередньої поліровки, термічного обхідність використання великих кількостей дороокислення та фотолітографії для отримання гібригих додаткових компонентів розчину (напр. Н3РО4 дної функціональної наноповерхні, одержати ефев кількості 85% за об. в розчині) та інтенсифікує ктивну ствітлозахоплюючу поверхневу функціонапроцес травлення в глибину матеріалу; льну нанотекстуру, що надалі сприяло б - Заповнення кислотної текстури ПОК з ультмаксимілізації робочого спектрального діапазону развуковою обробкою приводить до створення ФЕП та більш ефективному використанню світлофункціональної нанотекстурованої поверхні з пового потоку, за рахунок збільшення та розвиненосниженим коефіцієнтом відбивання; ті ефективної площі p-n переходу пристрою. Виго- Простота отримання і дешевизна нанесення товлення поверхневої функціональної ПОК на попередстворену кислотну текстуру є вананотекстури технологією ультразвукової обробки гомою перевагою запропонованого способу. пористого органічного кремнію (ПОК) є значно - Проста та ефективна ультразвукова обробка простішим і не вимагає складного устаткування, є методом перетворення звичайного кремнійоргащо в свою чергу спрощує технологію виготовлення нічного матеріалу в функціональний гібридний ФЕП і сприяє зменшенню собівартості. нанопористий матеріал. Поставлене завдання вирішується тим, що у - Функціональний гібридний нанопористий маспособі одержання поверхневої функціональної теріал антивідбивної поверхні є сучасним рівнем нанотекстури пластину кремнію горизонтально наноелектроніки для ФБЛ, так як не тільки піднімає поміщають у розчин ізотропного кислотного травефективність світловідбиваючої характеристики ника при кімнатній температурі, після промивки поверхні, а функціонально може бути використастворену кислотну текстуру заповнюють пористим ний для багатьох напрямків розвитку фотоелекторганічним кремнієм, згідно з винаходом, додаткорики в майбутньому. во пористий органічний кремній в кислотній тексНа Фіг.1 представлено залежність коефіцієнта турі піддають ультразвуковій обробці. поглинання (absorbtion coefficient) функціональної Проста та ефективна ультразвукова обробка нанотекстури від ефективного радіусу нанопор (rp) поверхні приводить до перетворення нанесеного при значенні пористості 60%. На Фіг.2 показана звичайного кремнійорганічного матеріалу в гібридзалежність коефіцієнта заломлення (refractive ний нанопористий функціональний матеріал. Вона 5 92962 6 index) функціональної нанотекстури від ефективзвичайного кремнійорганічного матеріалу в гібридного радіусу нанопор при значенні пористості 60%. ний нанопористий функціональний матеріал, що У представленому способі одержання поверхзабезпечує максимальне поверхневе поглинання невої текстури, пластину кремнію горизонтально світлового потоку, який падає на поверхню пласпоміщають у розчин ізотропного кислотного травтини. ника при кімнатній температурі, який готують на Процеси травлення тривають кілька хвилин і основі HF/HNO3 в кількості, яка здатна забезпечине потребують додаткового нагріву, так як це може ти проходження процесів травлення. Дана речопривести до суттєвого пришвидшення хімічних вина має здатність добре змочувати поверхню реакцій, а тим самим до зайвої витрати матеріалів. кремнію, невзаємодіючи з нею і сприяє адсорбції Передкінцевим технологічним кроком є часткове на ній сольватованих іонних комплексів, які окис(від 25% до 75%) висушування гелієвого розчину люють, а потім стравлюють цю поверхню, ство[Слинякова И.Б., "Кремнийорганические адсорбенрюючи при цьому необхідну текстуру. В процесі ты. Получение, свойства, применение", "Наукова хімічної взаємодії виділяються оксиди нітрогену, Думка", Киев, 1987г. стор. 26-32, 107-113], який які швидко дифундують до поверхні розчину і пезнаходиться в елементарних комірках кислотної ремішують його, що робить зайвим використання текстури. Він може проводитись як хімічним так і додаткових методів перемішування розчину. Для термічним способом і забезпечує високу адгезію найбільш ефективного росту поверхневої текстури ПОК до внутрішньої поверхні комірок кислотної даного типу кремнієву пластину розташовують в текстури, одночасно піднімаючи ефективність свігоризонтальному положенні, що забезпечує мактловідбиваючої характеристики поверхні. Кінцевим симально рівномірну дифузію компонентів у електехнологічним кроком є ультразвукова обробка троліті. Найбільш вдалим видом поверхневої тексгелієвого розчину для перетворення звичайного тури є така, що характеризується елементарною кремнійорганічного матеріалу в гібридний нанопокоміркою у вигляді напівеліпсоїда з діаметром її ристий функціональний матеріал. Функціональний поперечного перерізу від одного мікрометра до гібридний нанопористий матеріал антивідбивної кількох десятків мікрометрів, яка є найкращою для поверхні є сучасним рівнем наноелектроніки для наступних технологічних операцій і саме така поΦΕП, так як не тільки піднімає ефективність світверхня одержується в даному випадку. Ця текстуловідбиваючої характеристики поверхні, а функціра заповнюється гелієвим розчином ПОК і піддаонально може бути використаний для багатьох ється ультразвуковій обробці для перетворення напрямків розвитку фотоелектрики в майбутньому. 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 92962 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601