Frank's - ETSV Scintilla - Universiteit Twente

opdrachtFiguur 3: Absorptie enhancement geplot tegen de ratio van golflengte en periode van nanostructuur[4]Figuur 4: Top view SEM afbeelding vanaligned nanopyramidenwat in dit project is gedaan; we willen dathet licht een langer pad aflegt in het silicium.In plaats van een Lambertian oppervlakte maken (wat erg lastig is om echt te realiseren)is een oppervlak gemaakt met nanostructuurtjeserop. Het leuke aan structurendie net kleiner zijn dan de golflengte van hetlicht is dat het licht als het ware in het siliciumwordt gekoppeld en hierbinnen blijftoscilleren [4].Er zal nu niet worden ingegaan op de helewiskundige afleiding, maar zullen direct debelangrijkste resultaten worden gegevenuit de literatuur. Zie figuur 3 [4]. Hierin isde ratio tussen de lengte van een vierkantnanostructuurtje geplot en de golflengtegeplot tegen de absorptie-enhancement.De absorptie-enhancement van een Lambertian-oppervlakis 4n^2 zoals al eerderis gegeven. We kunnen nu hier zien datde absorptie-enhancement voor vierkantenanostructuurtjes duidelijk een hogere absorptieverbeteringkunnen krijgen als dezenet kleiner worden dan de golflengte waar jedeze betere absorptie wil verkrijgen.Het is helaas niet zo makkelijk om te bepalenwat de geometrische structuur moet zijnom de absorptie-enhancements in figuur3 te verkrijgen. Gelukkig zijn er simulatiesgedaan voor nanopyramiden die heel erg dichtbij de Lambertian-limiet komen en voorsommige golflengtes zelfs erboven komen[2]. Deze nanopyramiden zijn daarnaastook relatief makkelijk te maken. De BIOSgroepheeft veel ervaring met het fabricerenvan deze nanopyramiden. Ze hebben soort-Figuur 5: Top view SEM afbeelding vanmisaligned nanopyramidengelijke nanopyramiden al gemaakt voorRaman spectroscopy (zie de referentie alsje hier meer van wilt weten [5]). De belangrijkstetechnologie voor het maken vannanopyramiden op een grote schaal is LaserInterference Lithography (LIL). Dezetechnologie maakt gebruik van interferentiepatronenvan licht, zodat bepaalde delenvan het fotoresist een hogere intensiteitkrijgen dan andere delen. Hierdoor kunnenperiodieke structuren worden gemaakt meteen periode die half zo lang is als de golflengtevan de laser. De vervolgstappen zijnredelijk standaard stappen (SiO2 groeien,KOH etsen, etc) maar deze moeten wel heelprecies worden geoptimaliseerd om mooieuniforme velden van nanopyramiden te verkrijgen.Enkele Scanning Electron Microscopeplaatjeszijn te zien in figuur 4 en 5. Hieruitis mooi het verschil te zien tussen eenmasker dat wel en niet aligned was met hetsiliciumrooster. Om te bepalen of dit echthet bovenaanzicht is van nanopyramiden iser nog een plaatje gemaakt met een AtomicForce Microscope, figuur 6. Het zijnuiteindelijk geen perfecte nanopyramidesgeworden. Het is nogal lastig om preciesde KOH-etstijd te vinden zodat er scherpepieken worden gevormd. In figuur 7 is eriets te lang geëtst waardoor de pyramidenbeginnen te verdwijnen. Daarnaast zienwe ook dat de nanopyramiden niet heelerg homogeen zijn. Dit komt voornamelijkdoor de bubbels die vormen gedurende hetKOH-etsen. Zo’n bubbel belet dan hetetsvloeistof om het siliciumoppervlak tebereiken en daardoor zijn deze gebiedenondergeëtst.Toen de nanopyramiden zijn gefabriceerdkwamen we helaas al aan het eind van hetproject. Daarom konden er geen uitgebreidemetingen worden gedaan. Toch hebben weeven snel en grof de reflectie gemeten bijnormale inval van het licht met een microscoop.Tijdens deze metingen is er geenrekening gehouden met de reflectiecone dieverandert door het oppervlak en daaromzijn de metingen in figuur 8 niet heel erg realistisch.Het lijkt nu of de nanopyramidenbijna al het licht absorberen, maar dit kanook doordat het licht een andere richtingop wordt gestuurd en dus niet wordt opgevangendoor de lens van de microscoop.Het is mogelijk om ook deze reflectieconete berekenen of een andere meetopstellingjaargang 30editie 143