本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著人類(lèi)對(duì)化石能源的大量開(kāi)采和消耗，能源危機(jī)逐漸成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。作為具有巨大儲(chǔ)量的可再生清潔能源，太陽(yáng)能無(wú)疑是最有利用前景的能源之一?，F(xiàn)如今，光伏電池已經(jīng)成為利用太陽(yáng)能的主要方法之一，但是由于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度限制，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電池只能利用能量高于禁帶寬度部分的光能，大大限制了太陽(yáng)能利用效率的提升。近年來(lái)，光伏-熱電(PV-TE)耦合系統(tǒng)的提出突破了傳統(tǒng)光伏電池的限制，使得寬光譜太陽(yáng)能高效利用成為了可能，加之由于太陽(yáng)光照角度隨著日照時(shí)間推移而變化，因此，具有寬光譜和廣角度特性的減反射結(jié)構(gòu)無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能高效利用的關(guān)鍵。作為減反射手段之一，減反射膜已經(jīng)被廣泛地研究和使用。然而，減反射膜層只能對(duì)窄波段和小角度的入射光起到抑制反射的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，為納米柱結(jié)構(gòu)疊加膜層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在寬光譜和廣角度入射光下具有很好的減反射效果。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，由半導(dǎo)體基底和覆蓋其上的錯(cuò)位膜層組成，所述半導(dǎo)體基底上表面具有凸出的納米柱結(jié)構(gòu)，所述納米柱結(jié)構(gòu)的頂部高于所述半導(dǎo)體基底表面，形成錯(cuò)位高度差；所述錯(cuò)位膜層沿所述半導(dǎo)體基底表面和所述納米柱結(jié)構(gòu)頂部鋪設(shè)覆蓋至少一層。

進(jìn)一步的，所述錯(cuò)位膜層依次由第一錯(cuò)位膜層和第二錯(cuò)位膜層組成，所述第一錯(cuò)位膜層覆蓋在所述半導(dǎo)體基底上方，所述第二錯(cuò)位膜層覆蓋在第一錯(cuò)位膜層上方。

進(jìn)一步的，所述錯(cuò)位膜層的同一層的厚度均勻、材料相同；所述錯(cuò)位膜層相鄰之間各層的材料不同，位于上層的所述錯(cuò)位膜層的折射率小于位于下層的所述錯(cuò)位膜層的折射率。

進(jìn)一步的，所述錯(cuò)位膜層可根據(jù)材料折射率不同而設(shè)置不同的厚度。

進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體基底及其所具有的納米柱結(jié)構(gòu)的材料相同，均由硅材料制成。

進(jìn)一步的，所述的半導(dǎo)體基底所具有的納米柱結(jié)構(gòu)具有一定排列方式，可以是六方陣列排列，周期陣列排列或者隨機(jī)排列。

進(jìn)一步的，所述納米柱結(jié)構(gòu)中的納米柱間距為300～600nm，納米柱直徑與間距的比值為0.5～0.7，納米柱高度與間距的比值為0.5～0.8。

有益效果：本發(fā)明提供的具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，在太陽(yáng)光譜能量較集中的波長(zhǎng)為300nm-2500nm范圍內(nèi)，以及在入射角為0°-60°范圍內(nèi)具有很好的減反射效果。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工。

附圖說(shuō)明

圖1、2為本發(fā)明的單個(gè)特征結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中虛線框所示平面處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、半導(dǎo)體基底，2、第一錯(cuò)位膜層，3、第二錯(cuò)位膜層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

結(jié)合圖1至圖3，本發(fā)明為一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，減反結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基底1、第一錯(cuò)位膜層2和第二錯(cuò)位膜層3；其中，錯(cuò)位膜層指的是由于半導(dǎo)體基底納米柱結(jié)構(gòu)頂部與基底表面具有高度差而形成錯(cuò)位的、具有相同材料、相同厚度、垂直覆蓋在其它同種材料上方的膜層。半導(dǎo)體基底1上表面具有納米柱結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體基底1的剖面形狀如圖3中的結(jié)構(gòu)1所示，其中，突出部分為納米柱結(jié)構(gòu)的剖面形狀。且納米柱可以為任意排列方式。如圖3所示，第一錯(cuò)位膜層2為覆蓋在半導(dǎo)體基底1上方的膜層，第二錯(cuò)位膜層3為覆蓋在第一錯(cuò)位膜層2上方的膜層，膜層可為任意材料，任意厚度。錯(cuò)位膜層指的是由于半導(dǎo)體基底納米柱結(jié)構(gòu)頂部與基底表面具有高度差而形成錯(cuò)位的、具有相同材料、相同厚度、垂直覆蓋在其它同種材料上方的膜層。該結(jié)構(gòu)在廣角度及寬光譜入射下具有很好的減反射效果，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工。

實(shí)施例1：

一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，具體實(shí)施方式為：

選用硅材料為半導(dǎo)體基底材料，硅納米柱排列方式為六方陣列排列，每個(gè)納米柱的中心線之間距離均為600nm，硅納米柱直徑為300nm，納米柱的高度均為250nm。

第一錯(cuò)位膜層的材料為二氧化鈦，第一錯(cuò)位膜層的厚度為45nm。

第二錯(cuò)位膜層的材料為二氧化硅，第二錯(cuò)位膜層的厚度為120nm。

此實(shí)施例獲得的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，在入射角分別為0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°時(shí)，波長(zhǎng)范圍為300nm-2500nm時(shí)通過(guò)時(shí)域有限差分方法計(jì)算得其平均反射率分別為3.24％、2.91％、2.67％、2.46％、2.49％、2.85％、4.05％。

實(shí)施例2：

一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，具體實(shí)施方式為：

選用硅材料為半導(dǎo)體基底材料，硅納米柱排列方式為周期陣列排列，陣列周期為1000nm，硅納米柱直徑均為500nm，納米柱的高度均為400nm。

第一錯(cuò)位膜層的材料為二氧化鈦，第一錯(cuò)位膜層的厚度為45nm。

第二錯(cuò)位膜層的材料為二氧化硅，第二錯(cuò)位膜層的厚度為120nm。

此實(shí)施例獲得的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，在入射角分別為0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°時(shí)，波長(zhǎng)范圍為300nm-2500nm時(shí)通過(guò)時(shí)域有限差分方法計(jì)算得其平均反射率分別為4.18％、4.28％、4.18％、4.02％、4.13％、4.54％、5.62％。

實(shí)施例3：

一種具有寬譜廣角特性的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，具體實(shí)施方式為：

選用硅材料為半導(dǎo)體基底材料，硅納米柱排列方式為周期陣列排列，陣列周期為800nm，硅納米柱直徑均為400nm，納米柱的高度均為300nm。

第一錯(cuò)位膜層的材料為二氧化鈦，第一錯(cuò)位膜層的厚度為30nm。

第二錯(cuò)位膜層的材料為二氧化硅，第二錯(cuò)位膜層的厚度為140nm。

此實(shí)施例獲得的錯(cuò)位膜層減反結(jié)構(gòu)，在入射角分別為0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°時(shí)，波長(zhǎng)范圍為300nm-2500nm時(shí)通過(guò)時(shí)域有限差分方法計(jì)算得其平均反射率分別為6.24％、6.23％、6.12％、5.74％、5.72％、5.70％、6.73％。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。