本文介紹了我們華林科納采用氮化矽膜作為掩膜，采用濕蝕刻技術制備黑矽，樣品在250~1000nm波長下的吸收率接近90%。實驗結果表明，氮化矽膜作為掩模濕蝕刻技術制備黑矽是可行的，比飛秒激光、RIE和水熱蝕刻制備黑矽具有更大的優勢。它為制備黑矽可見光和近紅外光電子器件提供了一種合适而經濟的方法。本文采用濕式蝕刻法制備了微結構矽，并對其微觀結構進行了表征，并對其光學性能進行了測試。

濕式蝕刻的基本步驟是：首先通過沉積或生長等方法在襯底上制備一層掩模層，然後通過從掩模層上的圖形中蝕刻等方法，在從掩模層上的圖形中蝕刻後，然後使用蝕刻溶液來濕蝕刻掩模層和基底，最後去除掩模層，可以要求基底上的圖形和結構。目前矽濕蝕刻中相對常見的掩模材料為二氧化矽和氮化矽，一般采用濃縮堿作為蝕刻溶液，二氧化矽薄膜掩模對氫氧化鉀溶液沒有很好的蝕刻選擇性，通常使用HF（氫氟酸），對二氧化矽蝕刻毒性大，對環境和人體有一定程度的風險。氮化矽薄膜掩模對氫氧化鉀溶液具有很好的蝕刻選擇性，因此我們使用氮化矽作為掩模材料。在我們的實驗中，一個p摻雜矽基片被切割到2厘米的大小，使用濃縮的氫氧化鉀溶液(KOH：H2O=50g：100ml)作為蝕刻劑，濕蝕刻在水中以50℃恒溫加熱，溫度精度為±1℃。

圖5是周期柱狀粒子陣列的吸收光譜。該樣品在250納米至1000納米的波長下具有近90%的吸收率。由于矽的性質，普通矽的光學吸收受到兩個因素的限制：(a)矽的介電常數決定了它是一種高抗材料。(b)矽的帶隙為1.07eV，使未經修飾的矽對波長超過1.1µm基本透明，能級限制了矽的紅外吸收特性，光子隻有在光子的能量大于帶隙時才能被矽吸收。這兩個因素都限制了矽基光電器件的有用波長範圍、靈敏度和效率。由于矽的技術重要性，克服這些限制将為應用開辟新的可能性。黑矽的吸收率很高，造成這一現象有一個非常重要的原因：降低反射率增加了可見波長的吸收率，在帶隙以下降低了吸收率，而不同時引入吸收态，主要導緻透射率的增加，原因是黑色矽具有與森林一樣的周期性錐形微觀結構。

矽中的元素濃度較高，約0.1%，F元素的濃度小于S元素，約0.001%，S元素和F元素集中在矽表面附近；當值越深時，濃度會逐漸降低。此外，電子後向散射和離子隧道分析表明，輻射後存在矽的晶體結構，但晶體矽中存在大量的晶格缺陷。以上分析表明，在輻射處理中，矽晶格中引入了大量的雜質和結構缺陷，在材料的帶隙中可引入雜質水平，使材料能夠吸收波長大于1100nm的光。

最後通過采用濕蝕法得到了微結構矽，其結構具有周期柱狀陣列，測試其光學吸收特性，樣品在波長為250nm~1000nm處的吸收率接近90%，分析了濕式蝕刻法與其他三種方法制備微結構矽的優點，結果表明，用濕蝕刻法制備黑矽是一種可行的方法。

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